本发明涉及一种铜试剂修饰的纳米氧化铝的制备方法及其应用,属于功能材料和水处理技术领域。具体是以纳米氧化铝为载体,铜试剂为功能化试剂,在表面活性剂的作用下,利用纳米氧化物表面的活性基团与有机物发生修饰反应,在纳米粒子表面包覆一层有机分子膜。由于所述有机物含有对镉离子有较强配位络合能力的官能团,所以修饰的纳米材料能显著提高对水中镉离子的吸附性能和吸附选择性。采用本发明的方法所得的纳米吸附剂,克服了单纯纳米氧化铝载体吸附容量小、选择性差的缺点,能有效去除水溶液中的镉离子;具有吸附材料制备简单,操作方便,选择性好,吸附容量大,去除效果好等优点。

为进一步提高纳米氧化铝作为废水处理吸附剂的吸附性能和吸附选择性，本发明提供了一种吸附性能好、选择性高的镉离子纳米吸附材料的制备方法及其应用，选取纳米氧化铝为载体，铜试剂为功能化试剂，在表面活性剂的协同作用下，在纳米氧化铝表面包覆一层有机分子膜，制备出对镉离子具有良好吸附性能和吸附选择性的纳米吸附剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铜试剂修饰的纳米氧化铝，将铜试剂包覆或负载在纳米氧化铝表面。

具体地，一种铜试剂修饰的纳米氧化铝的制备方法包括如下步骤：

A.活化阶段：

①将纳米氧化铝材料分散在含有盐酸和硝酸钾的混合溶液中，所述混合液中各物质浓度为：盐酸为0.001mol/L，KNO3为0.035mol/L，所述纳米氧化铝/混合溶液的g/mL为1:6；

②将上述体系溶液置于超声频率40KHz、超声功率250W的条件下超声分散10-15min，过滤，用二次水洗涤至中性，备用；

B.修饰改性：

①修饰改性的反应温度为50-70℃；

②将活化后的纳米氧化铝材料悬浮在含有十二烷基硫酸钠和铜试剂的混合溶液中，所述混合液中溶质浓度为：十二烷基硫酸钠为2g/L，铜试剂浓度为10.0g/L，所述活化纳米氧化铝/混合溶液的g/mL为1:10；

③将上述体系溶液置于超声频率40KHz、超声功率250W、加热功率400W的条件下浸渍反应10-15min。

④浸渍作用完成后，过滤，用蒸馏水洗涤3-4次，60℃条件下干燥3h，制得铜试剂修饰的纳米氧化铝材料。

镉是毒性最强的几种重金属之一，镉在工业中被广泛应用于电镀、化工、电子和核工业等领域。根据含镉废水的来源可大致将含镉废水分成如下几类：含镉的矿山和冶炼废水、镍镉电池生产废水、镉化合物工业废水、电镀含镉废水。矿山和冶炼废水的成分比较复杂，除了含镉以外，还含有铜、铅、锌、镍等金属离子，如果不加处理而直接排放，其对土壤和水体的污染比较大。镍镉电池的生产过程中产生较高pH镍镉废水，废水主要成分为Cd2+、Ni2+、Fe3+等离子。镉化合物工业废水组成成分比较单一，生产中冲洗水是主要废水来源。镀镉工艺中的电镀液含镉22～31g/L，所排放废水的含镉量一般为40～250mg/L。危害人体健康的镉主要来源于工业生产所造成的环境污染。我国镉污染现状相当严峻，每年由工业废弃物排放到环境中的镉总量达680余吨。

目前，国内外的含镉废水处理方法主要有吸附法、共沉淀法、反渗透法、萃取法、离子交换法、生物处理法及氨浸法等，其中吸附法由于工艺简单、操作方便以及通过吸附剂的再生可以降低成本等优势，受到了越来越广泛的关注。吸附法处理废水的关键取决于吸附材料的吸附性能，在污水处理中有很多水处理材料，但由于存在处理效率不高，选择性不好等问题，因此，研究新型高效成本低的水处理材料显得尤为重要。

近年来，纳米材料的改性及在水处理中的应用逐渐成为研究的热点。纳米材料的表面改性也叫表面修饰，表面修饰后的纳米粒子具有更多优良性能，如可以增加稳定性，提高表面活性，防止团聚，使粉体表面产生新的物理、化学性能等。通过改性过程将各种包含氮、氧、硫等活性基团的有机物修饰到纳米粒子表面，这些活性基团对待吸附的重金属离子具有较强的配位络合能力，吸附过程中易形成配合物，从而达到选择性吸附金属离子的目的。

本发明的有益效果是：(1)本发明的方法是用铜试剂修饰的纳米氧化铝对含有镉离子的水溶液进行处理的方法。所述的铜试剂修饰的纳米氧化铝吸附剂的主要特点是通过纳米氧化铝为载体，铜试剂为功能化试剂，在表面活性剂存在条件下，在纳米氧化铝表面包覆一层有机分子膜，通过有机分子的特定功能基与金属离子的配位反应，提高吸附剂对溶液中镉离子的吸附选择性。修饰后的纳米氧化铝，其吸附量比修饰前有明显的提高(pH 9时，镉离子的吸附容量为93.16mg/g)。(2)该纳米吸附剂具有表面活性高，在水中分散性好，稳定性高，制备方法简单等特点。由于本发明吸附去除镉离子的操作主要在碱性水溶液中进行，因此尤其适合于镍镉电池生产废水的处理。与单纯的金属氧化物纳米吸附剂相比，修饰后的纳米吸附剂对镉离子的吸附性能和选择性均有显著提高。

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