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重金属污染是指由重金属和其化合物造成的环境污染,主要是由排放废气或污水、开采矿产和使用含重金属的化合物等人为因素所致。随着经济的不断发展,涉及重金属排放的行业如金属加工处理、电镀、金属冶炼、化工业、造纸业和采矿业等越来越多,这些行业中存在不少对矿冶资源非法开采和超标排放未经处理的重金属污染物等情况,导致许多重金属污染事件频繁发生。含有重金属的污染物不仅不可降解,还能在环境里累积和循环,由此也加重了对人类的危害。当人体摄入过量的重金属,体内的蛋白质或者一些酶就会因为与重金属互相作用而失活,从而破坏蛋白质的结构,除此之外重金属还能通过食物链在人体内积聚而使人体中毒,其危害十分大。因此,如何有效检测与处理废水中含有重金属污染物成为当今环境保护工作面临的重要问题。本论文以巯基化合物修饰碳纳米材料为基体,通过复合材料或掺杂原子等改性手段,制备了能吸附和检测重金属离子的新型材料,并就其进行了各种优化研究和机理探讨,取得了以下研究结果：(1)首先利用hummers法制备出氧化石墨烯,再用对氨基苯硫酚作为巯基化合物,利用重氮反应将巯基修饰于氧化石墨烯上制备出改性材料GO-SH。利用GO-SH分别对单一重金属离子Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)进行吸附研究,确定吸附最佳条件如溶液的pH值、吸附时间、吸附剂的用量等。建立了动力学等温吸附模型,采用Langmuir与Freundlich等温吸附模型对实验数据进行模拟,证明Freundlich等温吸附模型与实验数据更匹配。(2)将制备所得的GO-SH与壳聚糖(CS)通过静电组装进行复合,制备成复合材料CS/GO-SH。CS/GO-SH化学结构和形貌应用红外、拉曼、扫描电镜、XRD和热重等手段进行表征。结果表明CS/GO-SH含有多种官能团,如羟基、羧基、氨基和巯基等。此外,探讨了CS/GO-SH作为吸附剂对单-Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和三元Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附性能,研究了最佳的吸附条件如pH,吸附时间,吸附剂的量等。实验证明CS/GO-SH因其优异的化学结构和大比表面积,可成为一种具有应用潜力的去除重金属离子的吸附材料。(3)将酸化处理的碳纳米管经过掺氮处理后嫁接上巯基化合物制备成碳纳米管功能化电化学活性材料,通过方波溶出伏安法检测水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)。碳纳米管功能材料的形貌结构和组成采用红外、拉曼扫描电镜和XPS等手段进行表征,结果证明碳纳米管功能材料经过掺氮处理和巯基的修饰后,展现了良好的水分散性和离子选择性。此外,碳纳米管功能材料修饰的电极在电化学检测中表现出良好的可重复性和再生性。研究显示碳纳米管功能材料在电化学检测重金属离子中有潜在的应用价值,其设计理念对电化学传感器的研究有一定的参考价值。