碳纳米管(CNTs)是一种一维纳米材料,六边形结构连接完美,具有卓越的性质和结构特征,例如比表面积大、机械强度高、导电性强和稳定性强等,这使得碳纳米管在各个领域得到了广泛应用。同时,由于其高比表面积、高比表面能、高反应活性使其具有优异的吸附性能,这也让碳纳米管在吸附材料领域占据着重要位置,但碳纳米管吸附时面临的最大问题也是不可避免的问题就是吸附饱和后就会失去作用,并且其再生成本较高,从而在一定程度限制了其在多个领域的应用。酶是一种活性蛋白,能够催化并加速生物化学和化学反应。而游离态的酶生化降解能力弱,且不稳定。因此,为了克服两种材料缺点,本实验将碳纳米管固定酶(Enzyme-CNT_S)作为新型的吸附剂,探究其对刚果红的吸附降解效果,从而为证明Enzyme-CNTs的可行性提供依据和支撑。本实验使用碳纳米管和酶固定化的碳纳米管去吸附降解水中的刚果红染料,对比两种吸附剂的去除效果。详细考察了染料初始浓度、吸附时间、吸附剂用量、吸附剂不同配比、温度和转速等不同因素对吸附效果的影响。实验结果表明,两种吸附剂对刚果红染料都有较好的吸附去除能力,Enzyme-CNT_S的去除效果要明显优于CNT_S。染料吸附率随CNT_S使用量的增加而上升;当Enzyme-CNT_S中酶与碳纳米管的配比为4.5 mg:6 mg时,吸附降解效果最好;升高温度和增大转速有利于吸附;随着染料浓度的增加,吸附率下降,吸附量上升。由结果可知Enzyme-CNT_S对染液的吸附去除在各种条件下都优于单一CNT_S吸附剂,表明酶固定化的碳纳米管在各种环境下都能提高吸附以及污染物降解的性能。此外,通过场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和比表面积与孔径分析(BET)对试验前后的CNTs和Enzyme-CNTs进行表征分析发现,漆酶成功的与碳纳米管固定在一起,Enzyme-CNTs的比表面积、平均孔径和孔隙率体积分别为·g-1、23.9 nm和·g-1。另外,进一步应用吸附热力学方程、吸附动力学方程和粒子扩散动力学模型对吸附的机理进行探讨。对比可以发现CNTs和Enzyme-CNT_S对刚果红染料的吸附更符合Langmuir吸附等温线方程,最大吸附量分别为363.40 mg·g-1和769.23 mg·g-1。使用Enzyme-CNT_S和CNT_S去吸附降解刚果红时,在3 h可基本达到染料吸附平衡,两者的吸附过程都符合准二级反应动力学方程。通过粒子扩散模型拟合发现,两种吸附剂的吸附速率都主要取决于表面扩散阶段,而Enzyme-CNT_S的表面扩散速度要快于CNT_S。通过对这三种模型的探讨,我们可以发现碳纳米管经酶固定化后,能够提高整个吸附容量,增大吸附速率。表明酶固定化碳纳米管在机理方面能够提高对污染物的吸附去除效果。本次实验内容可为研究碳纳米管的吸附饱和及酶的固定化的其他水处理工作者提供参考价值。