纳米碳酸钙颗粒尺寸微小,具有表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应,因此在光学、热学、电学、力学以及化学方面都具有独特的性能。随着近年来科技的发展,重金属水污染越发严重,环境友好型水处理吸附剂的研制迫在眉睫。纳米碳酸钙以其优越的表面性能,可以应用于废水重金属的吸附,但是由于纳米碳酸钙易团聚,表面能高,水中分散性差,所以不利于吸附过程的进行。因此,可以对纳米碳酸钙进行表面改性处理,增强其水中分散性和表面活性,获得较优的吸附性能。同时可以利用BP神经网络对改性纳米碳酸钙的吸附性能进行仿真,希望以计算机技术指导实验的进行。本文主要做了以下几方面的研究:⑴本文采用液相法制备纳米碳酸钙,并使用十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠、十六烷基三甲基溴化铵分别对纳米碳酸钙进行表面改性,探究了改性剂种类、改性剂用量、改性温度、改性时间和搅拌速率对纳米碳酸钙活化度、吸油值、吸光度和透射比的影响,并通过SEM和XRD图谱对改性后纳米碳酸钙的形貌、粒径进行测试。研究结果表明,改性后纳米碳酸钙粒子的分散性和表面活性得到了显著提高,并且得出十六烷基三甲基溴化铵改性的纳米碳酸钙效果最佳,其最佳改性实验条件为:改性剂用量1.25g、改性温度110℃、改性时间45min、搅拌速率1000rmp,此条件下的活化度可达到98%左右。⑵采用最佳改性条件下的十六烷基三甲基溴化铵改性的纳米碳酸钙和未改性的纳米碳酸钙对Cu²⁺进行吸附,研究纳米碳酸钙添加量、初始溶液pH、吸附温度、吸附时间和溶液初始浓度对吸附性能的影响,并对该吸附过程进行吸附等温线、吸附热力学和吸附动力学研究。研究表明,改性后的纳米碳酸钙的吸附性能要明显优于未改性纳米碳酸钙,且在溶液pH为6,纳米碳酸钙添加量为0.5g,吸附时间为15h,吸附温度为30℃时对Cu²⁺的吸附效果最佳。通过绘制吸附等温线,并对实验数据进行Langmuir和Freundlich模型拟合可以发现,纳米碳酸钙对Cu²⁺的吸附过程比较符合Langmuir模型,可以得到改性前后纳米碳酸钙对Cu²⁺的理论最大吸附量为2.5211mg/g和3.1969mg/g,并且吸附热力学研究表明该吸附过程是自发进行的。吸附动力学研究表明,该吸附过程符合准二级动力学模型,主要与纳米碳酸钙颗粒表面未被占据的活性位点数目和与Cu²⁺之间的离子交换、沉淀反应、电子共用或电子转移有关,且其吸附速率的控制步骤不仅仅与粒子的内扩散有关,还可能与其他形式的协同控制有关,所以溶液初始浓度和纳米碳酸钙添加量是影响吸附速率的主要因素。⑶采用变化学习速率和附加动量因子方法改进的BP神经网络,对改性纳米碳酸钙吸附Cu²⁺的实验数据仿真,并对其进行预测。研究发现适当学习速率的选取和动量因子的附加,可以减少局部极小的出现,避免了误差振荡的产生,提高收敛速度,保证了网络的稳定性。通过比较不同实验条件下纳米碳酸钙对废水中重金属Cu²⁺的吸附性能的实验值与网络预测值可以发现,该BP神经网络模型的预测结果与实验结果吻合较好,误差较低（最大为4.7%）,可以很好的反应吸附性能的变化趋势,具有一定的参考价值和指导意义。