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重金属和有机染料是水污染的重要来源,若未处理,会给人类健康和生态环境带来严重危害。碳纳米管（CNTs）是新型的吸附材料,对重金属和染料均具有较高的吸附性能。然而,其具有小尺寸和大长径比的特点,极易团聚,且使用过后很难从水体分离,易对环境造成二次污染。如何保持CNTs良好吸附性能的同时便于回收是重要的研究课题。钢渣含有大量铁元素,并且稳定性好,采用钢渣作为载体原位合成CNTs,既可以利用钢渣中的铁氧化物作为催化剂,解决CNTs团聚和成本高的问题,又实现钢渣高值化利用。本研究采用化学气相沉积法原位合成钢渣负载CNTs材料（SS@CNTs）,利用钢渣和CNTs吸附作用的协同效应去除水中重金属离子和有机染料,并分析了其吸附机理,评价吸附后的再生性能和回收利用价值。主要成果如下:采用化学气相沉积法,以乙炔作为碳源,氢气作为还原气体,氮气作为运载气体,直接在钢渣表面原位合成CNTs制备钢渣负载碳纳米管材料（SS@CNTs）,并对合成工艺进行了优化。结果表明,最优的合成时间、合成温度、乙炔和氮气的流量比分别为45min、600℃、VC2H2:VN2=200:800。对合成的SS@CNTs经过2小时的热处理纯化,碳纳米管的结晶度、热稳定性得到了改善,SS@CNTs的比表面积、表面氧化基团的数量增加,对Pb（II）和亚甲基蓝的去除率分别提升至98.12%和85.49%。碳纳米管在钢渣颗粒表面的生长模式包含尖端生长和底部生长。将SS@CNTs用于水中重金属离子的吸附,探究了吸附条件对SS@CNTs吸附重金属的影响,并通过对吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学和吸附后SS@CNTs结构特性进行分析,阐明了其吸附特性和吸附机理,评价了SS@CNTs在吸附之后的再生性能和再利用性。结果表明,在最初吸附的15 min内,SS@CNTs对重金属离子具有很高的吸附效率,且均能在120 min左右达到吸附平衡。SS@CNTs对五种重金属离子的吸附性能大小顺序为:Pb（II）（?）Cd（II）≈Cu（II）＞Zn（II）＞Cr（VI）。SS@CNTs对重金属离子的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附类型主要为单层化学吸附。在298K温度下,通过Langmuir模型计算的Pb（II）、Cu（II）、Cd（II）、Zn（II）和Cr（VI）的最大理论吸附量分别为:515.46 mg·g-1、172.41 mg·g-1、187.97 mg·g-1、139.67 mg·g-1和17.38 mg·g-1。在MB的浓度较低时,MB对SS@CNTs吸附Pb（II）的抑制作用并不明显,随着浓度的升高抑制作用逐渐加强,而MB浓度由200 mg·L-1升高至300 mg·L-1时,SS@CNTs对Pb（II）的吸附量反而增加,这是螯合作用和竞争吸附共同影响的结果。较低浓度的MB对SS@CNTs吸附Cr（VI）的影响不大,随着MB浓度的继续升高,对Cr（VI）吸附行为的抑制作用加强;随着CR的浓度的增加,SS@CNTs对Pb（II）的吸附量呈现先增加后减小的趋势,而对Cr（VI）吸附行为的抑制作用则不断增强。SS@CNTs对五种重金属离子的吸附过程均可自发进行,吸附为吸热反应,吸附过程会使体系的混乱程度增加,吸附机理包含了离子交换、表面络合、沉淀、共沉淀和静电吸附作用,而对重金属酸根离子Cr（VI）的吸附机理主要为氧化还原作用、沉淀和静电吸附作用。经过5次吸附-脱附循环试验,SS@CNTs对重金属离子的吸附量均达到最初吸附量的70%以上,具有较好的再生性;将吸附重金属后的SS@CNTs掺入水泥基材料,能够实现SS@CNTs回收利用,重金属离子在水泥基材料中的固化率超过99%,其在水泥基材料中的存在形态主要为铁/锰氧化物形态、残渣态和有机结合态;SS@CNTs掺入水泥基材料虽然会导致水泥砂浆的抗压、抗折强度略有下降,但断裂能提高了43.4%。将SS@CNTs用于吸附水中的有机染料,探究了吸附条件对SS@CNTs吸附有机染料的影响,通过分析吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学阐明吸附特性和机理,并对SS@CNTs吸附染料的再生性能进行了评价。结果表明,SS@CNTs吸附三种染料分子均在180 min左右达到吸附平衡;SS@CNTs投入量对有机染料的吸附量和去除率分别呈现负相关和正相关;p H低于5.0时,SS@CNTs对CR的吸附量略高于MB和MG,p H大于5.0时,SS@CNTs对三种染料的吸附性能大小顺序为:MB＞MG＞CR。随着Pb（II）浓度的增加,Pb（II）对MB吸附行为的抑制作用不断增强,当Pb（II）的浓度升高到120mg·L-1时,抑制作用减弱,这是由于吸附在SS@CNTs上的Pb（II）通过螯合作用为MB提供了新的吸附位点,而Pb（II）的浓度大于100 mg·L-1时,Pb（II）对SS@CNTs吸附CR具有促进作用。Cr（VI）对MB的吸附行为影响较小,而对CR的吸附行为有较大抑制作用,Cr（VI）浓度越高,抑制作用越明显。SS@CNTs对于MB和MG的吸附符合Freundlich等温模型和准二级动力学模型,吸附属于非均匀性的多层吸附类型;而SS@CNTs对于CR的吸附符合Langmuir等温模型和准一级动力学模型,属于单层吸附类型,吸附过程受扩散控制。三种有机染料的吸附过程均为自发进行的吸热反应,高温有利于吸附反应的进行,吸附属于熵增过程,系统的混乱度增加。经过五次吸附-脱附循环试验,SS@CNTs对三种有机染料的吸附量达到在初始吸附容量的47%以上;洗脱循环后的SS@CNTs经过热处理,对三种染料的吸附量均恢复至90%以上,说明SS@CNTs具有较好的循环再生能力。