本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用碳納米材料對(duì)單一體系中Pb等溫吸附的調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

大多數(shù)重金屬是過渡性元素。土壤環(huán)境中，重金屬在一定幅度內(nèi)會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不同價(jià)態(tài)的重金屬具有不同的活性和毒性。土壤重金屬污染具有范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、隱蔽性強(qiáng)、通過食物鏈富集、治理難度大、不可逆性等特點(diǎn)。大量生物分析與毒理研究表明，環(huán)境中重金屬元素的生物活性、毒性以及重金屬的遷移轉(zhuǎn)化過程和其在環(huán)境中的存在形態(tài)密切相關(guān)。因此只依靠重金屬總量很難表明重金屬的污染特征。

重金屬在土壤中形成不同的化學(xué)形態(tài)，易被土壤介質(zhì)吸附。但是在各種因素的影響下，重金屬會(huì)發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)換。重金屬在土壤中的遷移是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，是物理遷移、物理化學(xué)遷移和生物遷移三種遷移方式共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致了重金屬在土壤中遷移的難以預(yù)測性。

在吸附研究中，吸附量是很重要的物理量。在恒定溫度下，吸附量與溶液平衡濃度的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。由吸附等溫線的形狀和變化規(guī)律可以了解吸附質(zhì)和吸附劑的作用強(qiáng)弱，界面上吸附質(zhì)的狀態(tài)和吸附層結(jié)構(gòu)。

根據(jù)Giles對(duì)等溫吸附曲線的分類，將等溫吸附曲線分為S型、L型、H型和C型。S型在低濃度時(shí)，溶質(zhì)含量約高則吸附越快，但吸附位點(diǎn)逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)后，斜率最終減少為0。L型等溫曲線的斜率隨吸附質(zhì)濃度的增加而減少，這是常見的等溫線。H型等溫線是L型等溫線的特例，是高親和等溫吸附曲線，吸附質(zhì)對(duì)溶劑的親和力非常大，即使溶劑濃度極低，也能夠被吸附。C型是恒定分配線性曲線，被吸附物質(zhì)在溶液和吸附劑固體表面之間有一定的分配率，吸附量和溶質(zhì)濃度呈線性關(guān)系。通常，濃度度或范圍小時(shí)表現(xiàn)為C型曲線。

水溶液中的溶質(zhì)在吸附劑表面的等溫吸附特性通常用Langmuir 模型、Freundlich 模型來描述，以下將對(duì)這兩種模型詳細(xì)介紹。Langmuir首次提出了單分子層吸附模型。

Langmuir模型是根據(jù)氣固二相間的單分子層吸附假設(shè)而得出的，且模型中每個(gè)吸附空位能量相同，相鄰吸附分子間無相互作用力。Freundlich吸附方程并未限定是單層吸附，可用于不均勻表面情況，是較理想的經(jīng)驗(yàn)等溫吸附方程，在比較窄的濃度范圍內(nèi)，許多體系都很符合模型。Wang等研究得到木炭對(duì)Cd的吸附和Langmuir模型、Freundlich模型的擬合度較好，R²值分別為0.993和0.989。成杰民等研究發(fā)現(xiàn)，Cu和Cd在改性納米炭黑表面的修復(fù)可以分為快慢兩個(gè)階段，均能用Langmuir模型、Freundlich模型擬合。Farghali等研究表明 CoFe₂O₄修飾氧化還原石墨烯，對(duì)甲基綠的吸附過程是物理吸附，符合朗格繆爾等溫曲線。該模型通常用來解釋單分子層吸附的情況，習(xí)慣用來計(jì)算最大吸附量。

人工修復(fù)土壤重金屬污染的途徑可歸納為3種：去除土壤中的重金屬，主要以新土置換、植物提取等方法；對(duì)重金屬污染進(jìn)行隔離；改變重金屬的存在形態(tài)，降低其遷移性和生物可利用性，以至于能長期穩(wěn)定地存在于土壤中，以原位固定以及微生物修復(fù)為主要代表。

重金屬污染土壤原位固定修復(fù)在污染土壤治理過程中有著不可替代的作用。在土壤中添加不同外源物質(zhì)，通過一系列反應(yīng)改變重金屬的化學(xué)形態(tài)，降低其遷移性和生物有效性，減少重金屬毒害和遷移積累。常用的土壤修復(fù)材料主要有沸石、蛭石、石灰、磷礦、爐渣等無機(jī)物，綠肥、富含碳含量的有機(jī)物以及部分可用于修復(fù)重金屬污染的納米材料。吳烈善等對(duì)污染土壤中的重金屬進(jìn)行快速鈍化處理，根據(jù)穩(wěn)定效率和鈍化劑的鈍化能力值對(duì)各鈍化劑及復(fù)配組合的鈍化能力進(jìn)行強(qiáng)弱排序可知石灰鈍化能力值最大，施用石灰可降低土壤中Cu、Zn、As、Hg、Cd、Pb 的生物可利用性。飛灰對(duì)土壤中Zn和Pb有較強(qiáng)的吸附性能。殷飛通過向重金屬復(fù)合污染土壤分別施加4種鈍化劑，鋼渣、磷礦粉處理后可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)Zn含量明顯減少，鋼渣、磷礦粉能顯著增加殘?jiān)鼞B(tài)Cu含量，添加磷礦粉后生物難吸收的鈣型砷含量顯著增加；其中，木炭和坡縷石主要以重金屬的鈍化吸附和絡(luò)合為主，鋼渣和磷礦粉對(duì)重金屬的修復(fù)機(jī)制主要以化學(xué)沉淀為主。利用顆粒狀爐渣和MgO按比例混合后修復(fù)土壤，爐渣對(duì)重金屬有很好的吸附性能，能夠有效改善重金屬和有機(jī)污染的土壤。Soares 等利用蛋殼堆肥吸附土壤中的Pb和Zn，添加后，能夠提高土壤pH值，減少土壤中可交換態(tài)Pb和Zn，能夠有效修復(fù)土壤重金屬。利用綠肥、肥料堆肥等富碳物質(zhì)和無機(jī)酸等聯(lián)合修復(fù)土壤，可以有效降低As和Cu對(duì)土壤的污染。造紙污泥與土壤相互作用能形成新的吸附位點(diǎn)，有助于Zn在土壤中的固定，改善土壤質(zhì)量減少滲漏液中重金屬含量。Shaheen利用無機(jī)物：沸石、AlO、MnO和碳酸鹽和有機(jī)改良劑：活性炭、油料殘余堆肥固定土壤中的Cu并種植玉米。結(jié)果表明，添加土壤修復(fù)劑后，玉米體內(nèi)Cu含量降低，有機(jī)改良劑效果優(yōu)于無機(jī)改良劑，其中活性炭是和AlO效果較好。

生物炭具有孔隙度高、比表面積大、表面活性基團(tuán)多能夠吸附大量可交換態(tài)陽離子。其對(duì)Cd²⁺的吸附量隨pH的增加先上升后下降，是一種良好的吸附材料，并且增加土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)作物增產(chǎn)。生物碳與土壤混合后，土壤中Cd、Zn和Pb的毒性隨著生物炭含量增加而減少，濾出液中重金屬毒性隨著時(shí)間而減少。Qihong Zhu等利用生物碳修復(fù)重金屬污染的水稻土，施加量為0.5%時(shí)，土壤中可交換態(tài)Cr、Ni、Cu、Pb、Zn和Cd含量分別下降了18.8、29.6、 26.3、23.0、23.01和48.14%，水稻中Zn、Cd、Pb含量減少了10.96、8.89和8.33%。Almaroai等人對(duì)比了在土壤中添加生物炭、牛骨和蛋殼后種植玉米，分析土壤中Pb的生物有效性，研究表明，添加生物炭后，玉米枝葉中Pb含量減少。劉晶晶研究不同種類的生物炭對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)響應(yīng)，以復(fù)合污染的水稻土為供試土樣施用不同粒徑的生物炭，稻草炭的添加顯著提高了土壤pH值，并且酸溶態(tài)Cu、Cd和Zn向還原態(tài)和可氧化態(tài)轉(zhuǎn)化。施加生物炭可以改變土壤酶活性，其中脲酶和過氧化物酶活性顯著提高，但是酸性磷酸酶活性降低。

納米顆粒類修復(fù)劑含有巨大的比表面積，對(duì)土壤中的污染重金屬離子具有極強(qiáng)的吸附作用，可以降低污染土壤中重金屬離子的遷移、轉(zhuǎn)化及其生物有效性重金屬含量。Zhangwei Li等利用納米羥磷灰石（nHAP）以及微米羥磷灰石（mHAP）修復(fù)重金屬污染的土壤，他們可以減少土壤中生物可利用態(tài)的Pb、Zn、Cu和Cr，并且添加納米材料后，小白菜體內(nèi)的金屬含量下降。納米TiO₂光催化材料、納米零價(jià)鐵等納米材料在土壤修復(fù)環(huán)境中也發(fā)揮著重要作用，能夠有效降低重金屬離子污染毒性。王萌通過盆栽實(shí)驗(yàn)研究納米修復(fù)劑：羥基磷灰石HAP、赤泥RM、Fe₃O₄、胡敏酸- Fe₃O₄對(duì)污染土壤中Cd 吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。

碳納米材料是納米材料領(lǐng)域重要的組成部分，主要包括碳納米管、富勒烯、石墨烯及其衍生物等。石墨烯( graphene，GE) 是一種由 sp2雜化的碳原子以六邊形排列形成的周期性蜂窩狀二維碳質(zhì)新材料，具有獨(dú)特的物化性質(zhì)。2004 年，英國曼徹斯特大學(xué)物理和天文學(xué)系的 Geim和 Novoselov 等用膠帶剝離石墨晶體首次獲得了石墨烯，并由此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。常見的制備方法主要有微機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、晶體外延生長法、膠體懸浮液法等。石墨烯巨大的比表面積使它成為優(yōu)質(zhì)吸附劑，并且其吸附操作簡便、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于水相環(huán)境污染修復(fù)，主要吸附兩類污染物：有機(jī)物與無機(jī)陰離子。

氧化石墨烯( graphene oxide，GO) 通常是由石墨經(jīng)化學(xué)氧化、超聲制備獲得，氧化石墨烯便于大規(guī)模生產(chǎn)。目前報(bào)道的常用的石墨氧化方法主要有 Brodie 法、Standenmaier 法以及Hummers法。同時(shí)，氧化石墨烯擁有大量的羥基、羧基、環(huán)氧基等含氧基團(tuán)，是一種親水性物質(zhì)，可通過功能基團(tuán)的作用與其他聚合物穩(wěn)固地結(jié)合形成復(fù)合物。因此，氧化石墨烯非常適合在水處理中應(yīng)用去除水中的金屬和有機(jī)污染物。

碳納米管是石墨六角網(wǎng)平面卷成無縫筒狀的單層管狀物質(zhì)或?qū)⑵浒趦?nèi)，層層套疊而成的多層“管狀物質(zhì)”。納米碳管分為單壁碳納米管（SWNTs）和多壁碳納米管(MWNTs)。單壁碳納米管的直徑大致在0.4～2.5nm之間，長度可達(dá)數(shù)微米；多壁碳納米管由多個(gè)同軸 SWNTs 組成，層數(shù)可以在兩層到幾十層之間，層與層之間距離0.34nm，直徑可以達(dá)到100nm左右。MWNTs 比表面略低，由于MWNTs 管壁上存在較多缺陷，因而具有較高的化學(xué)活性。碳納米管含有豐富的納米孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，結(jié)構(gòu)特征決定其物理、化學(xué)性質(zhì)，主要表現(xiàn)在它具有優(yōu)良的吸附能力、特殊的電學(xué)和機(jī)械性質(zhì)，并且具有優(yōu)良的吸附能力。

石墨烯、氧化石墨烯和碳納米管由于其獨(dú)特的表面結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積，使其具有很強(qiáng)的吸附能力，對(duì)有機(jī)物、無機(jī)物均表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附性能。大量研究表明，碳納米材料用于吸附有機(jī)污染有很好的吸附效果，利用石墨烯吸附甲醛、堿性染料、含苯環(huán)有機(jī)物等污染物質(zhì)。有采用濕法制備的氧化石墨烯不僅具有良好的機(jī)械特征，并且能夠有效吸附污染溶液中的染料。研究以石墨烯為基質(zhì)的修復(fù)材料吸附磺胺甲惡唑，所有材料均表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力，最大吸附量依次是：graphene(239.0mg·g^-1)>graphene–NH₂ (40.6 mg·g^-1) > graphene–COOH (20.5 mg·g^-1)> graphene–OH(11.5 mg·g^-1)。修復(fù)性能隨環(huán)境pH發(fā)展改變，當(dāng)pH=2的時(shí)候，其吸附性能最強(qiáng)，但是當(dāng)pH=9時(shí)，則失去了吸附能力。Farghali等采用Hummer法制備氧化石墨烯并還原得到還原氧化石墨烯，用CoFe₂O₄修飾氧化還原石墨烯，測試其對(duì)甲基綠的吸附作用，結(jié)果表明，石墨烯表面積達(dá)40.6m²/g。此外，氧化石墨烯對(duì)其他堿性染料也有較好的吸附作用，利用3DGO生物高分子凝膠吸附污水中的甲基藍(lán)和甲基紫，通過實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)二者的吸附最大吸附量分別為1100mg/g和1350mg/g，并且有吸附具有很強(qiáng)的選擇性。

總之，目前碳納米材料吸附技術(shù)主要限于污染水體治理領(lǐng)域，而應(yīng)用于采用碳納米材料對(duì)單一體系中Pb等溫吸附的調(diào)控方法方面，還尚無文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目前，對(duì)于碳納米材料修復(fù)重金屬的研究多集中于其在水溶液中的吸附特征，而單一體系中Pb²⁺等溫吸附的調(diào)控方法方面的技術(shù)較少，考慮到生活垃圾堆肥的特有環(huán)境，本技術(shù)采用生活垃圾堆肥浸提液和重金屬混合溶液模擬土壤環(huán)境，這一技術(shù)可為碳納米材料鈍化重金屬提供技術(shù)支撐。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明公開了如下的技術(shù)內(nèi)容：

一種采用碳納米材料對(duì)單一體系中Pb等溫吸附的調(diào)控方法，其特征在于按如下的步驟進(jìn)行：

（1）研制材料

供試?yán)逊嗜∽蕴旖蚴行〉砩罾逊侍幚韽S，過2mm篩備用；小淀生活垃圾堆肥其基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量22.00%，容重0.79g/cm³，孔隙度67.98%，飽和含水量0.67ml·g^-1，pH值7.49，全氮0.57%，全磷0.34%，全鉀1. 21%，有效磷 0.078 g·kg^-1，C/N 是 8.37，其中金屬含量分別為：Ca 23.23 mg/kg，F(xiàn)e 30.49g/kg，Mg 5. 78 g/kg，Cu 341.34 mg/kg，Zn 677.33 mg/kg，Pb 216.98 mg/kg，Cd 5.02 mg/kg，Mn 437.88 mg/kg， Cr 702.6 mg/kg，Ni 41.82 mg/kg。

草種選用北方常見禾本科植物高羊茅（Festuca arundinacea）；

石墨烯微片的微片大?。?.5-20 μm；微片厚度：5-25 nm；比表面積：40-60 m²/g；密度：約2.25 g/cm³；電導(dǎo)率：8000-10000 S/m；含碳量：>99.5%。

氧化石墨烯的平均厚度：3.4-7 nm；片層直徑：10-50 μm；層數(shù)：5-10層；比表面積：100-300 m²/g；純度>90%。

羧基化多壁碳納米管的直徑：20-40 nm；長度：10-30 μm；-COOH含量：1.43%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm。

羥基化多壁碳納米管的直徑：20-40 nm；長度：10-30 μm；-OH含量：1.63%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm；

（2）方法：

1)稱取50 mg碳納米材料于150 ml的錐形瓶中，加入100 ml，100 mg·L^-1的Pb²⁺單一離子溶液，調(diào)pH為6，于室溫下分別振蕩1 min、3 min、5 min、10 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、24 h，迅速過濾溶液，用原子吸收分光光度法測定濾液中金屬離子的殘留濃度；

2）分別配制含有Pb²⁺單一離子不同濃度的溶液，所用溶液均含有0.01 mol·L^-1NaNO₃做支持電解質(zhì)，用NaOH或HNO₃來調(diào)節(jié)重金屬溶液的酸度，使溶液的pH都為6， Pb的濃度為10、25、50、100、200、500 mg·L^-1；稱取10 mg的碳納米材料若干份放入100 ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶內(nèi)加入不同濃度的單一重金屬溶液20 ml，振蕩6 h后過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)，TAS-990測量重金屬濃度，根據(jù)吸附實(shí)驗(yàn)前后重金屬離子濃度的差值計(jì)算其吸附量。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了采用碳納米材料對(duì)單一體系中Pb等溫吸附的調(diào)控方法在提高對(duì)重金屬的吸附速度方面的應(yīng)用。其中對(duì)重金屬的吸附速度指的是：G、CNT、GO對(duì)Pb²⁺的吸附。所述的重金屬指的是：Pb。

本發(fā)明更加詳細(xì)的描述如下：

1 研制材料與方法

1.1 材料與試劑

石墨烯微片（Graphene）購于南京吉倉納米科技有限公司，為黑色，無規(guī)則薄片狀結(jié)構(gòu)，微片大小：0.5-20 μm；微片厚度：5-25 nm；比表面積：40-60 m²/g；密度：約2.25 g/cm³；電導(dǎo)率：8000-10000 S/m；含碳量：>99.5%。

氧化石墨烯（Graphene oxide）購于蘇州恒球納米公司，為黑色或褐黃色粉末，平均厚度：3.4-7 nm；片層直徑：10-50 μm；層數(shù)：5-10層；比表面積：100-300 m²/g；純度>90%。

羧基化多壁碳納米管（carboxylic multi-walled carbon nanotubes）購于北京博宇高科技新材料技術(shù)有限公司，直徑：20-40 nm；長度：10-30 μm；-COOH含量：1.43%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>102 s/cm。

羥基化多壁碳納米管（Hydroxylation multi-walled carbon nanotubes）購于北京博宇高科技新材料技術(shù)有限公司，直徑：20-40 nm；長度：10-30 μm；-OH含量：1.63%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm。

1.2設(shè)計(jì)方法

1.2.1吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響

稱取50 mg碳納米材料于150 ml的錐形瓶中，加入100 ml，100 mg·L^-1的Pb²⁺單一離子溶液，調(diào)pH為6，于室溫下分別振蕩1 min、3 min、5 min、10 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、24 h。迅速過濾溶液，用原子吸收分光光度法測定濾液中金屬離子的殘留濃度。

1.2.2單一重金屬吸附實(shí)驗(yàn)

分別配制含有Pb²⁺單一離子不同濃度的溶液，所用溶液均含有0.01 mol·L^-1NaNO₃做支持電解質(zhì)，用NaOH或HNO₃來調(diào)節(jié)重金屬溶液的酸度，使溶液的pH都為6， Pb的濃度為10、25、50、100、200、500 mg·L^-1。

稱取10 mg的碳納米材料若干份放入100 ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶內(nèi)加入不同濃度的單一重金屬溶液20 ml，振蕩6 h后過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)（TAS-990）測量重金屬濃度。根據(jù)吸附實(shí)驗(yàn)前后重金屬離子濃度的差值計(jì)算其吸附量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)平衡質(zhì)量計(jì)算吸附量：

式中，吸附前溶液初始濃度吸附至?xí)r刻溶液濃度吸附溶液體積L；W吸附劑質(zhì)量吸附量mg/g。

根據(jù)解吸后重金屬含量計(jì)算解吸量、解吸率。

解吸率=（解吸量/吸附量）╳100%

等溫吸附的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Langmuir 模型、Freundlich 模型2 種等溫吸附模型模擬：

Langmuir方程：

式中，為平衡時(shí)單位質(zhì)量碳納米材料吸附溶質(zhì)質(zhì)量為與吸附能力有關(guān)的Langmuir方程的常數(shù)；表示吸附容量為平衡溶液中重金屬離子濃度（ mg·L^-1）。

Freundlich方程：

式中，K_F和n為Freundlich方程的常數(shù)，分別用于評(píng)價(jià)吸附劑的吸附能力和強(qiáng)度。

數(shù)據(jù)處理采用Origin 8.6 進(jìn)行吸附動(dòng)力曲線擬合。

2 研制結(jié)果分析

圖1 所示為Pb²⁺在碳納米材料上的吸附曲線。隨著吸附濃度的增加，Pb²⁺離子在三種材料上的修復(fù)量組建增加，吸附量為G>CNT>GO。石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管吸附Pb²⁺表現(xiàn)出的吸附性能不同，等溫吸附的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Langmuir 模型、Freundlich 模型2 種等溫吸附模型模擬，以解釋碳納米材料對(duì)Pb²⁺的吸附機(jī)理。

不同和碳納米材料對(duì)Pb離子的等溫曲線擬合langmuir模型、Freundlich模型（圖2、3）以及用兩種模型擬合所得的參數(shù)（表1）可知langmuir模型能更好的體現(xiàn)Pb²⁺在三種材料上的吸附特種。由表可知，吸附容量大小為:GO>CNT>G，最大吸附量依次為414.607，398.668，311.777。由Freundlich模型擬合可得1/n均小于1，可見，三種碳納米材料都較易吸附Pb²⁺。

表1 碳納米材料吸附Pb²⁺的吸附等溫方程擬合參數(shù)

3 研制結(jié)論

隨著吸附濃度的增加，Pb²⁺離子在三種材料上的修復(fù)量組建增加，吸附量為G>CNT>GO。吸附容量大小為:GO>CNT>G，最大吸附量依次為414.607，398.668，311.777

附圖說明：

圖1碳納米材料對(duì)Pb ²⁺的吸附等溫曲線；

圖2碳納米材料吸附Pb ²⁺的Langmuir 模型擬合；

圖3 碳納米材料吸附 Pb²⁺的Freundlich 模型擬合。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施方案敘述本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明中所用的技術(shù)手段均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法。另外，實(shí)施方案應(yīng)理解為說明性的，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍僅由權(quán)利要求書所限定。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對(duì)這些實(shí)施方案中的物料成分和用量進(jìn)行的各種改變或改動(dòng)也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明所用原料、試劑均有市售。

實(shí)施例1

（1）研制材料

供試?yán)逊嗜∽蕴旖蚴行〉砩罾逊侍幚韽S，過2mm篩備用；小淀生活垃圾堆肥其基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量22.00%，容重0.79g/cm³，孔隙度67.98%，飽和含水量0.67ml·g^-1，pH值7.49，全氮0.57%，全磷0.34%，全鉀1. 21%，有效磷 0.078 g·kg^-1，C/N 是 8.37，其中金屬含量分別為：Ca 23.23 mg/kg，F(xiàn)e 30.49g/kg，Mg 5. 78 g/kg，Cu 341.34 mg/kg，Zn 677.33 mg/kg，Pb 216.98 mg/kg，Cd 5.02 mg/kg，Mn 437.88 mg/kg， Cr 702.6 mg/kg，Ni 41.82 mg/kg。

草種選用北方常見禾本科植物高羊茅（Festuca arundinacea）；

石墨烯微片的微片大?。?0 μm；微片厚度：5 nm；比表面積：40m²/g；密度：約2.25 g/cm³；電導(dǎo)率：8000 S/m；含碳量：>99.5%。

氧化石墨烯的平均厚度：3.4nm；片層直徑：10 μm；層數(shù)：5層；比表面積：100-300 m²/g；純度>90%。

羧基化多壁碳納米管的直徑：20nm；長度：10 μm；-COOH含量：1.43%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm。

羥基化多壁碳納米管的直徑：20nm；長度：10 μm；-OH含量：1.63%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm；

（2）方法：

1)稱取50 mg碳納米材料于150 ml的錐形瓶中，加入100 ml，100 mg·L^-1的Pb²⁺單一離子溶液，調(diào)pH為6，于室溫下分別振蕩1 min、3 min、5 min、10 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、24 h，迅速過濾溶液，用原子吸收分光光度法測定濾液中金屬離子的殘留濃度；

2）分別配制含有Pb²⁺單一離子不同濃度的溶液，所用溶液均含有0.01 mol·L^-1NaNO₃做支持電解質(zhì)，用NaOH或HNO₃來調(diào)節(jié)重金屬溶液的酸度，使溶液的pH都為6， Pb的濃度為10、25、50、100、200、500 mg·L^-1；稱取10 mg的碳納米材料若干份放入100 ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶內(nèi)加入不同濃度的單一重金屬溶液20 ml，振蕩6 h后過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)，TAS-990測量重金屬濃度，根據(jù)吸附實(shí)驗(yàn)前后重金屬離子濃度的差值計(jì)算其吸附量。

實(shí)施例2

（1）研制材料

供試?yán)逊嗜∽蕴旖蚴行〉砩罾逊侍幚韽S，過2mm篩備用；小淀生活垃圾堆肥其基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量22.00%，容重0.79g/cm³，孔隙度67.98%，飽和含水量0.67ml·g^-1，pH值7.49，全氮0.57%，全磷0.34%，全鉀1. 21%，有效磷 0.078 g·kg^-1，C/N 是 8.37，其中金屬含量分別為：Ca 23.23 mg/kg，F(xiàn)e 30.49g/kg，Mg 5. 78 g/kg，Cu 341.34 mg/kg，Zn 677.33 mg/kg，Pb 216.98 mg/kg，Cd 5.02 mg/kg，Mn 437.88 mg/kg， Cr 702.6 mg/kg，Ni 41.82 mg/kg。

草種選用北方常見禾本科植物高羊茅（Festuca arundinacea）；

石墨烯微片的微片大小： 20 μm；微片厚度： 25 nm；比表面積： 60 m²/g；密度：約2.25 g/cm³；電導(dǎo)率： 10000 S/m；含碳量：>99.5%。

氧化石墨烯的平均厚度： 7 nm；片層直徑： 50 μm；層數(shù)： 10層；比表面積： 300 m²/g；純度>90%。

羧基化多壁碳納米管的直徑： 40 nm；長度： 30 μm；-COOH含量：1.43%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm。

羥基化多壁碳納米管的直徑： 40 nm；長度： 30 μm；-OH含量：1.63%；純度：>90 wt%；灰粉：<8 wt%；比表面積：>110 m²/g；導(dǎo)電率：>10² s/cm；

（2）方法：

1)稱取50 mg碳納米材料于150 ml的錐形瓶中，加入100 ml，100 mg·L^-1的Pb²⁺單一離子溶液，調(diào)pH為6，于室溫下分別振蕩1 min、3 min、5 min、10 min、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、24 h，迅速過濾溶液，用原子吸收分光光度法測定濾液中金屬離子的殘留濃度；

2）分別配制含有Pb²⁺單一離子不同濃度的溶液，所用溶液均含有0.01 mol·L^-1NaNO₃做支持電解質(zhì)，用NaOH或HNO₃來調(diào)節(jié)重金屬溶液的酸度，使溶液的pH都為6， Pb的濃度為10、25、50、100、200、500 mg·L^-1；稱取10 mg的碳納米材料若干份放入100 ml的錐形瓶中，分別向錐形瓶內(nèi)加入不同濃度的單一重金屬溶液20 ml，振蕩6 h后過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)，TAS-990測量重金屬濃度，根據(jù)吸附實(shí)驗(yàn)前后重金屬離子濃度的差值計(jì)算其吸附量。