鄭汝真 改質多壁奈米碳管吸附水溶液中重金屬離子之探討

    由於奈米碳管表面官能基化可提高吸附水溶液中的重金屬之能力，且可解決奈米碳管在溶液中易凝聚的問題，故本研究利用奈米碳管表面接枝COOH官能基吸附水溶液中二價銅離子。改質後之奈米碳管於水溶液之溶解度約2500 mg/L，經由FTIR、TGA、反滴定之分析結果可知經改質後碳管表面產生羧基，其熱重損失約為13%，而表面接枝酸根量為1.25 mmol/g。在改質碳管吸附銅離子之部分，探討實驗變數包括：反應時間、二價銅離子濃度、pH、離子強度、碳管劑量、溫度等，以尋求吸附系統之最佳條件，並利用Langmuir、Frendlich模式來討論其吸附機制。實驗結果顯示改質碳管吸附水溶液中銅離子之反應中，pH及碳管劑量主要為影響吸附量之因素，而由離子強度實驗中可推測兩者間反應包括離子交換。碳管鹼化使接枝的高分子鏈舒展開後，動力平衡時間在1分鐘內即可達平衡。相對於未接枝前碳管幾乎不吸附銅離子的情況，在30℃反應條件下，奈米碳管對銅離子的吸附量由3.77 mg/g增加為16.72 mg/g，奈米碳管對水溶液中銅離子去除效率明顯增加。吸附模式可符合Langmuir模式為單層吸附反應，由所求得之熱力參數指出此吸附為一自發吸熱反應。吸附後之銅離子可利用0.5 mM硝酸回收，而碳管再利用5次後，效率為84％，具有良好的再生效率。。