近年来,随着光伏产业的蓬勃发展,全国太阳能级硅料产量已超过40万吨,据统计,将有40%的高纯硅料以亚微米级切割锯末的形式进入切割液中,如此大量细微的切割废料直接排放必然带来严重的环境破坏和资源浪费。纳米多孔硅由于比表面积大、机械稳定性好、表面活性高导致容易被功能化而倍受关注。基于此,本文在大量文献调研的基础上,提出了利用金刚石线切割硅废料制备纳米多孔硅的方法,不仅能对金刚石线切割废料进行综合回收和高效利用,还能对多孔硅进行有机功能化并研究了对重金属离子(Cr⁶⁺、Pb²⁺、Cd²⁺)的吸附作用,实验结果表明该方法可以达到以废治废的目的。本文以金刚线切割硅废料为原料,利用化学共价偶联方法对经MACE刻蚀的纳米多孔硅进行有机改性处理,通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、热重分析（TGA）、N2脱吸附曲线等检测手段对改性前后样品的结构、组分和比表面积等各种参数进行分析表征。研究结果表明,经改性后的多孔硅可以对废水中Cr.⁶⁺、Cd²⁺、Pb²⁺有效快速地去除。研究内容和结论如下:1、纳米多孔硅的制备:对金刚石线切割硅废料的组成结构和形貌进行系统分析,采用了酸浸和高温锻烧,实现了杂质的有效去除。并采用Ag-MCE制备含有纳米级孔道的多孔硅,结果表明,硅颗粒的表面出现了纳米级的孔结构,但其仍然保持原有的多晶结构,其比表面积和孔容积都显著增加至94.921m2/g和0.206 cm3/g,表现出介孔材料的特性。此外,纳米多孔硅经强氧化处理后表面富含Si-OH,为其表面改性奠定了基础。2、氨基功能化多孔硅对Cr⁶⁺的吸附研究:分别利用APTES、AAPTS、AAAPTS对金刚石切割硅废料为原料制备的纳米多孔硅进行了有机改性,得到三种氨基功能化的纳米多孔硅,记为APTES-NPSi、AAPTS-NPSi和AAAPTS-NPSi,详细研究了三种吸附材料对Cr⁶⁺的吸附性能和重复使用性能。结果表明,当pH为2时,APTES-NPSi对Cr⁶⁺的最大吸附容量为 103.75mg/g,AAPTS-NPSi和AAAPTS-NPSi的最大吸附容量分别为154mg/g和271.25mg/g。此外,在APTES-NPSi、AAPTS-NPSi和AAAPTS-NPSi对Cr⁶⁺的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。脱吸附循环实验表明 APTES-NPSi、AAPTS-NPSi和AAAPTS-NPSi都具有较好的吸附再生性能。APTES-NPSi对Cr⁶⁺去除是吸附和化学耦合还原的结果,包括质子化氨基的静电吸引作用,硅羟基的氢键以及氨基的还原作用。3、EDA-MAH-APTES-NPSi的制备及对Cd²⁺的吸附研究:将含氨基、亚氨基、酰胺基的有机功能分子修饰到以金刚石切割硅废料为原料制备的纳米多孔硅上,系统研究了EDA-MAH-APTES-NPSi对Cd²⁺的吸附性能。结果表明,氨基、亚氨基、酰胺基等有机官能团已成功修饰到纳米多孔硅上。当溶液的pH为5.5时,EDA-MAH-APTES-NPSi对Cd²⁺的最大吸附容量为210.01mg/g。EDA-MAH-APTES-NPSi对Cd²⁺的吸附在前10min吸附速率非常快,随着吸附的进行,在120min后逐渐达到吸附平衡。EDA-MAH-APTES-NPSi吸附Cd²⁺的过程能很好地符合准二级动力学方程和Freundlich模型。连续的脱吸附循环实验表明了EDA-MAH-APTES-NPSi具有较好的吸附再生性能。EDA-MAH-APTES-NPSi对Cd²⁺的吸附是化学吸附占主导的,包括有机基团与Cd²⁺的配位反应和离子交换反应。4、EDA-CC-APTES-NPSi的制备及对Pb²⁺的吸附研究:将含氨基、亚氨基、氮唑环的有机功能分子修饰到以金刚石切割硅废料为原料制备的纳米多孔硅上,系统研究了EDA-CC-APTES-NPSi对Pb²⁺的吸附性能。结果表明,氨基、亚氨基、氮唑环等有机官能团已成功修饰到纳米多孔硅上。当溶液pH为6时,EDA-CC-APTES-NPSi对Pb²⁺的最大吸附容量为253.28mg/g。吸附速率非常快,5min后达到吸附平衡。EDA-CC-APTES-NPSi吸附Pb²⁺的过程能很好地符合准二级动力学方程和Langmuir模型。连续的脱吸附循环实验表明EDA-CC-APTES-NPSi具有较好的吸附再生性能。EDA-CC-APTES-NPSi对Pb²⁺的是化学吸附,包括氨基基团与Pb²⁺的配位反应,离子交换反应以及硅羟基与Pb²⁺的离子反应。最终的研究结果表明,经有机功能化的金刚石线切割硅废料制备的纳米多孔硅,可以吸附重金属离子(Cr⁶⁺、Cd²⁺和Pb²⁺),从而达到回收硅废料和处理工业废水的目的。