CN111389352A - 改性多壁碳纳米管及其制备方法和去除水中镍离子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性多壁碳纳米管的制备方法和去除水中镍离子的方法，改性多壁碳纳米管的制备方法包括以下步骤：配制高锰酸钾溶液；将多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液置于容器中；将容器在第一预设温度下超声振荡第一预设时间以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液发生反应；抽滤反应后的多壁碳纳米管；洗净反应后的多壁碳纳米管；将洗净后的反应后的多壁碳纳米管置于干燥箱中，在第二预设温度下干燥第二预设时间获得改性多壁碳纳米管。本发明的改性多壁碳纳米管的制备方法操作简单，提高了改性多壁碳纳米管吸附重金属离子的能力，降低了成本。

Description

改性多壁碳纳米管及其制备方法和去除水中镍离子的方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体地，涉及一种改性多壁碳纳米管的制备方法、由该制备方法制备的改性多壁碳纳米管和去除水中镍离子的方法。
背景技术
镍属于我国规定的第一类污染物，电镀、镍矿开采与冶炼等过程所产生的含镍废弃物均会导致地下水的镍污染。镍容易在人体肾、脾、肝等中积蓄，诱发鼻咽癌和肺癌。因此需要对水进行深度处理以去除镍离子。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
相关技术中去除水中镍离子的方法包括化学沉淀法、电解法、离子交换法、催化还原法、膜分离法和电渗析法等。但是，现有上述存在成本高、处理效率低以及易造成二次污染等问题，而且现有的方法大都是适用于处理含高浓度镍离子的水，对含低浓度镍离子的水的处理效果不佳。
具体地，相关技术中公开了采用改性碳纳米管的方式吸附镍离子以去除水中镍离子的方式，其中改性碳纳米管的方法主要是氧化改性法，氧化改性碳纳米管的氧化剂主要有硝酸和过氧化氢，即硝酸氧化改性法和过氧化氢氧化改性法。为增强碳纳米管和氧化剂的氧化反应，一种方式是对碳纳米管和氧化剂的混合液进行长时间的高温加热，加热温度通常为80℃～140℃；另一种方式是对碳纳米管和氧化剂的混合液先进行超声波振荡20min左右，再对混合液进行长时间搅拌反应，反应时间长达24h。
然而，相关技术中的氧化改性法反应时间长，成本高，而且获得的改性碳纳米管对水中镍离子的吸附效果不佳。此外上述一种方式需要高温加热，能耗高；上述另一种方式流程复杂，操作繁琐。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个方面提出一种改性多壁碳纳米管的制备方法,该制备方法操作简单，提高了改性多壁碳纳米管吸附重金属离子的能力，降低了成本。
本发明另一方面还提出了一种改性多壁碳纳米管。
本发明的再一方面还提出了一种去除水中镍离子的方法，该方法提高了去除镍离子的效率，降低了能耗，且无二次污染。
根据本发明第一方面的实施例的一种改性多壁碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
配制高锰酸钾溶液；
将多壁碳纳米管和所述高锰酸钾溶液置于容器中；
将所述容器在第一预设温度下超声振荡第一预设时间以使所述多壁碳纳米管和所述高锰酸钾溶液发生反应；
抽滤反应后的多壁碳纳米管；
洗净所述反应后的多壁碳纳米管；
将洗净后的所述反应后的多壁碳纳米管置于干燥箱中，在第二预设温度下干燥第二预设时间获得改性多壁碳纳米管。
根据本发明实施例的改性多壁碳纳米管的制备方法，多壁碳纳米管无需预处理，即可直接与配置好的高锰酸钾溶液混合，而且混合后的溶液只需在预设条件下进行超声振荡即可发生相对优越的氧化反应，并且经抽滤洗净烘干后获得的多壁碳纳米管能够较好地吸附重金属离子。由此该改性多壁碳纳米管的制备方法不仅操作简单，成本低，而且提高了改性多壁碳纳米管吸附重金属离子的能力。
在一些实施例中，所述第一预设时间为0.5h～2.5h。
在一些实施例中，所述第一预设温度为15℃～35℃。
在一些实施例中，所述多壁碳纳米管和所述高锰酸钾的质量比为1:0.5～1:1.4。
在一些实施例中，在所述第二预设时间内所述第二预设温度恒定。
在一些实施例中，所述第二预设时间为10h～12h。
在一些实施例中，所述第二预设温度为60℃～105℃。
在一些实施例中，在所述容器超声振荡之前，将盛有所述多壁碳纳米管和所述高锰酸钾溶液的容器采用封口膜封口；抽滤时采用微滤膜对所述反应后的多壁碳纳米管抽滤；获得所述改性多壁碳纳米管后，研磨所述改性多壁碳纳米管，备用。
根据本发明第二方面的实施例的改性多壁碳纳米管由上述任一实施例所述的制备方法制备。
根据本发明第三方面的实施例的一种去除水中镍离子的方法包括：称取预设质量的改性多壁碳纳米管并置于水中以吸附水中的镍离子，所述改性多壁碳纳米管根据上述任一实施例所述制备方法制备。
附图说明
图1是根据本发明的实施例采用不同第一预设时间获得的改性多壁碳纳米管吸附水中镍离子的等温曲线示意图。
图2是根据本发明的实施例采用不同多壁碳纳米管和高锰酸钾质量比制备的改性多壁碳纳米管吸附水中镍离子的等温曲线示意图。
图3是根据本发明的实施例采用不同第一预设温度获得的改性多壁碳纳米管吸附水中镍离子的等温曲线示意图。
图4是本发明相比于相关技术中硝酸氧化改性法和过氧化氢氧化改性法制备的改性多壁碳纳米管吸附水中镍离子的等温曲线示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面描述根据本发明实施例的改性多壁碳纳米管的制备方法、由该制备方法制备的改性多壁碳纳米管和去除水中镍离子的方法。
根据本发明实施例的改性多壁碳纳米管的制备方法包括以下步骤：
配制高锰酸钾溶液，具体地，取一定质量的高锰酸钾并置于一定体积的去离子水中以形成一定浓度的高锰酸钾溶液；
将多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液置于容器中，换言之，将多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液混合，其中容器例如锥形瓶；
将容器在第一预设温度下超声振荡第一预设时间以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液发生反应，换言之，多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液混合后进行超声反应，且反应的时间为第一预设时间，反应的温度为第一预设温度；
抽滤反应后的多壁碳纳米管，具体地，采用微滤膜对超声反应后的多壁碳纳米管进行抽滤；
洗净反应后的多壁碳纳米管，具体地，用去离子水反复冲洗超声反应后的多壁碳纳米管，以洗净超声反应后的多壁碳纳米管；
将洗净后的反应后的多壁碳纳米管置于干燥箱中，在第二预设温度下干燥第二预设时间获得改性多壁碳纳米管，换言之，超声反应后的多壁碳纳米管在洗净后需要进行干燥，其中干燥温度为第二预设温度，干燥时间为第二预设时间。
根据本发明实施例的改性多壁碳纳米管的制备方法，通过多壁碳纳米管无需预处理，即可直接与配置好的高锰酸钾溶液混合，而且混合后的溶液只需在预设条件下进行超声振荡即可发生相对优越的氧化反应。由此该通过高锰酸钾改性多壁碳纳米管的方法不仅操作简单，而且成本低。
其中根据本发明的改性多壁碳纳米管由根据本发明实施例的制备方法制备，且根据本发明的改性多壁碳纳米管可以吸附水中的重金属离子。本发明制备的多壁碳纳米管能够较好地吸附重金属离子，即提高了改性多壁碳纳米管吸附重金属离子的能力。
具体地，本发明制备的改性多壁碳纳米管用于吸附水中的镍离子。本发明实施例的去除水中镍离子的方法包括：称取预设质量的改性多壁碳纳米管并置于水中以吸附水中的镍离子，其中该改性多壁碳纳米管根据本发明实施例的改性多壁碳纳米管的制备方法制备而成。
需要说明的是，碳纳米管分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，都是良好的吸附材料。但本申请的发明人经过研究分析发现：
单壁碳纳米管很容易被强氧化剂破坏，产生大量的碳碎片吸附在单壁碳纳米管上，氧化所产生的氧化基团大部分形成于碳碎片上。而多壁碳纳米管直径大、管壁层数多，结构相对比较稳定，能够减少碳碎片的产生同时在碳管表面形成大量的共价氧化基团。因此多壁碳纳米管更适合进行氧化修饰改性，这样既可以减少碳碎片产生，同时还能提高碳纳米管的功能化程度。
具体地，多壁碳纳米管在改性前，管体较粗且管体末端大多是封闭的，管内夹杂有黑色颗粒，管壁上附着有絮状物，即有催化剂颗粒和无定形碳等杂质存在。通过本发明制备的改性多壁碳纳米管中杂质被氧化而除去，达到了提纯多壁碳纳米管的目的。而且改性多壁碳纳米管表面均一，对水中重金属离子的各处吸附性能相同。此外，改性多壁碳纳米管对镍离子的吸附属于单分子层吸附。
本发明采用高锰酸钾改性多壁碳纳米管后，一方面，多壁碳纳米管表面具有更多的吸附点位和含氧官能团，提高其与二价重金属离子发生静电吸附和离子交换能力：1)提高多壁碳纳米管的分散性，使多壁碳纳米管变短且端口被打开，改变其内部孔结构，增加吸附位点；2)在多壁碳纳米管表面本身存在的五角型或者七角型缺陷位点处引入更多的含氧官能团，如-COOH、-OH或–C＝O等，使其表面具有一定的亲水性，增加了其在水中的分散性，且增加碳表面的负电荷，促进对重金属离子的离子交换作用。另一方面，高锰酸钾与多壁碳纳米管氧化反应中生成少量MnO2，MnO2可以在高锰酸钾与多壁碳纳米管的氧化反应中起到催化作用，以加快高锰酸钾与多壁碳纳米管的氧化反应速率，而且MnO2还可以与重金属发生络合作用。
此外，相关技术中存在MnO2改性碳纳米管的方法。具体地，MnO2改性碳纳米管的方法是利用液相氧化还原法，首先要对碳纳米管进行酸化预处理，然后通过锰的氧化还原反应进行MnO2的负载，负载过程需投加醋酸锰和高锰酸钾来生成MnO2，反应方程式为2MnO4 -+3Mn2++2H2O＝5MnO2↓+4H+，最后把悬浊液加热至80℃并保持这个温度30min，过滤，干燥。
然而，MnO2改性碳纳米管的方法容易出现由于负载MnO2过量而形成的表面架桥现象，甚至在碳纳米管表面堆积，使有效吸附表面积降低。而且通过MnO2改性的碳纳米管用于去除水中重金属离子时，是依靠负载到碳纳米管表面的MnO2来吸附水中重金属离子，容易存在MnO2脱附造成水体二次污染的问题。
本发明采用高锰酸钾改性碳纳米管的方法相比于MnO2改性碳纳米管的方法，一方面可以避免上述架桥和堆积现象以及二次污染的问题；另一方面流程简单，容易操作，不需要进行酸化预处理，不需要投加醋酸锰也可能生成少量MnO2，而且不需要高温加热，降低了能耗。
将根据本发明制备的改性多壁碳纳米管置于水中，改性多壁碳纳米管在对水中镍离子的吸附过程中，改性多壁碳纳米管一方面通过表面官能团中的氧原子向二价镍离子提供单对电子，增加它们的阳离子交换能力；另一方面通过表面官能团释放出H+，降低溶液的pH值，增大溶液中游离态镍离子的浓度，从而进一步提高吸附效能。
在一些实施例中，在容器超声振荡之前，将盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的容器采用封口膜封口。
在一些实施例中，获得改性多壁碳纳米管后，研磨改性多壁碳纳米管，备用。
在一些实施例中，第一预设时间为0.5h～2.5h。换言之，多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的反应时间为0.5h～2.5h。具体地，第一预设时间可以为0.5h、1.5h或2.5h。
下面参考附图1描述根据本发明采用不同第一预设时间获得的改性多壁碳纳米管吸附水中镍离子的能力。
配制0.04mol/L的高锰酸钾溶液；称取3组1.5g烘干的多壁碳纳米管，分别放于3个250ml锥形瓶中，向3个250ml锥形瓶中分别加入250ml高锰酸钾溶液，封口膜封口后进行超声反应。其中3组的第一预设时间分别为0.5h、1.5h、2.5h。超声反应结束后进行抽滤，将多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中进行干燥，干燥后研磨，得到3种改性多壁碳纳米管，并分别记为MWCNTs-0.5h、MWCNTs-1.5h、MWCNTs-2.5h。选用不同第一预设时间制备的改性多壁碳纳米管并做等温吸附实验，结果如图1所示，结果表明高锰酸钾改性2.5h的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能相对较佳。
在一些实施例中，多壁碳纳米管和高锰酸钾的质量比为1:0.5～1:1.4。换言之，预定质量的多壁碳纳米管和预定浓度、预定体积的高锰酸钾溶液在容器内发生反应，将预定浓度、预定体积的高锰酸钾溶液进行换算可获得对应的高锰酸钾的质量，从而得到容器中多壁碳纳米管和高锰酸钾的质量比，且该质量比为1:0.5～1:1.4。具体地，多壁碳纳米管和高锰酸钾的质量比可以为1:0.5、1:0.95或1:1.4。
下面参考附图2描述根据本发明采用不同多壁碳纳米管和高锰酸钾质量比制备的改性多壁碳纳米管吸附水中镍离子的能力。
设定多壁碳纳米管的质量为1.5g，高锰酸钾溶液的体积为250mL。
配制多壁碳纳米管与高锰酸钾质量比为1:0.5、1:0.95、1:1.4的高锰酸钾溶液，称取3组1.5g烘干的多壁碳纳米管，分别放于3个250ml锥形瓶中，向3个250ml锥形瓶中分别加入上述3种配比的高锰酸钾溶液，封口膜封口后进行超声反应2.5h，超声反应结束后进行抽滤，将多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中进行干燥，干燥后研磨，得到3种改性多壁碳纳米管，并分别记为MWCNTs-1:0.5、MWCNTs-1:0.95、MWCNTs-1:1.4。其中选用不同多壁碳纳米管与高锰酸钾质量比(1:0.5、1:0.95、1:1.4)进行试验，当多壁碳纳米管的使用量为1.5g时，高锰酸钾的使用量分别为0.75g，1.425g和2.1g。进行等温吸附实验，结果如图2所示，结果表明用多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:1.4的高锰酸钾改性多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能相对较佳。
在一些实施例中，第一预设温度为15℃～35℃。换言之，多壁碳纳米管和高锰酸钾的反应的温度为15℃～35℃。具体地，第一预设温度可以为15℃、25℃或35℃。
配制多壁碳纳米管与高锰酸钾质量比为1：1.4的高锰酸钾溶液，称取3组1.5g烘干的多壁碳纳米管，分别放于3个250ml锥形瓶中，向3个250ml锥形瓶中分别加入250ml上述高锰酸钾溶液，封口膜封口后进行2.5h超声反应。其中3组进行超声反应的第一预设温度分别为15℃、25℃、35℃。超声反应结束后进行抽滤，将多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中进行干燥，干燥后研磨，得到3种改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-15℃、MWCNTs-25℃、MWCNTs-35℃。在不同第一预设温度(15℃、25℃、35℃)条件制备改性多壁碳纳米管，并做等温吸附实验，结果如图3所示，在35℃下改性多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能相对较佳。
在一些实施例中，在第二预设时间内第二预设温度恒定。换言之，干燥洗净后的超声反应后的多壁碳纳米管时，在干燥时间内，干燥温度保持不变。
在一些实施例中，第二预设时间为10h～12h。换言之，洗净后的超声反应后的多壁碳纳米管的干燥时间为10h～12h。具体地，第二预设时间可以为10h、11h或12h。
在一些实施例中，第二预设温度为60℃～105℃。换言之，洗净后的超声反应后的多壁碳纳米管的干燥温度为60℃～105℃。具体地，第二预设温度为60℃。换言之，洗净后的超声反应后的多壁碳纳米管在60℃下干燥。
在一些具体地实施例中，第一预设时间为0.5h～2.5h，第一预设温度为15℃～35℃，多壁碳纳米管和高锰酸钾的质量比为1:0.5～1:1.4，第二预设时间为10h～12h，第二预设温度为60℃～105℃，且在第二预设时间内第二预设温度保持不变。
换言之，改性多壁碳纳米管在制备过程中，容器内的多壁碳纳米管和高锰酸钾的质量比为1:0.5～1:1.4，多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液在15℃～35℃的温度下进行超声反应0.5h～2.5h，洗净后的超声反应后的多壁碳纳米管在60℃～105℃的温度下进行恒温干燥10h～12h。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.95。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在25℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-2.5h、MWCNTs-1:0.95。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-2.5h置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例2
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.95。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在25℃下超声振荡1.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-1.5h。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-1.5h置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例3
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.95。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在25℃下超声振荡0.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-0.5h。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-0.5h置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例4
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:1.4。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在25℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-1:1.4。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-1:1.4置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例5
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.5。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在25℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-1:0.5。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-1:0.5置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例6
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:1.4。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在35℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-35℃、MWCNTs-KMnO4。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-35℃置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例7
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.5。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在25℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-25℃。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-25℃置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
实施例8
配制高锰酸钾溶液，以使多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.95。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述高锰酸钾溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在15℃下超声振荡1.5h以使多壁碳纳米管和高锰酸钾溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-15℃。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-15℃置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
对比例1
未改性的多壁碳纳米管记为MWCNTs，将未改性的多壁碳纳米管MWCNTs置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
对比例2
配制13.2％过氧化氢溶液。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述过氧化氢溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和过氧化氢溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在35℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和过氧化氢溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-H2O2。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-H2O2置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
对比例3
配制4.24mol/L硝酸溶液。称取1.5g烘干的多壁碳纳米管，放于250ml锥形瓶中，向250ml锥形瓶中加入250ml的上述硝酸溶液。用封口膜对盛有多壁碳纳米管和硝酸溶液的锥形瓶进行封口。将封口后的锥形瓶在35℃下超声振荡2.5h以使多壁碳纳米管和硝酸溶液进行超声反应。超声反应结束后采用微滤膜对反应后的多壁碳纳米管进行抽滤，再将反应后的多壁碳纳米管用去离子水洗净后放于干燥箱中在60℃下恒温进行干燥10h，干燥后研磨，得到改性多壁碳纳米管，记为MWCNTs-HNO3。
将上述得到的改性多壁碳纳米管MWCNTs-HNO3置于含有镍离子的水中进行等温吸附实验。
根据上述实施例1-8和对比例1-3：
将实施例1-3分别与对比例1的吸附性能作比，如图1所示，高锰酸钾分别改性2.5h、1.5h和0.5h的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能均远高于未改性的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能。
将实施例1、实施例4和实施例5分别与对比例1的吸附能力作比，如图2所示，用多壁碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:0.5、1:0.95、1:1.4、的高锰酸钾分别改性多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能均远高于未改性的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能。
将实施例6-8分别与对比例1的吸附能力作比，如图3所示，高锰酸钾在35℃、25℃、15℃下分别改性的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能均远高于未改性的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能。
将实施例6分别与对比例2和对比例3作比，如图4所示，本发明用高锰酸钾改性的多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能远远超过用硝酸氧化改性法制备的改性多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能，也远远超过用过氧化氢氧化改性法制备的改性多壁碳纳米管对镍离子的吸附性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
配制高锰酸钾溶液；
将多壁碳纳米管和所述高锰酸钾溶液置于容器中；
将所述容器在第一预设温度下超声振荡第一预设时间以使所述多壁碳纳米管和所述高锰酸钾溶液发生反应；
抽滤反应后的多壁碳纳米管；
洗净所述反应后的多壁碳纳米管；
将洗净后的所述反应后的多壁碳纳米管置于干燥箱中，在第二预设温度下干燥第二预设时间获得改性多壁碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述第一预设时间为0.5h～2.5h。
3.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为15℃～35℃。
4.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述多壁碳纳米管和所述高锰酸钾的质量比为1:0.5～1:1.41。
5.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，在所述第二预设时间内所述第二预设温度恒定。
6.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述第二预设时间为10h～12h。
7.根据权利要求1所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，所述第二预设温度为60℃～105℃。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的改性多壁碳纳米管的制备方法，其特征在于，在所述容器超声振荡之前，将盛有所述多壁碳纳米管和所述高锰酸钾溶液的容器采用封口膜封口；
抽滤时采用微滤膜对所述反应后的多壁碳纳米管抽滤；
获得所述改性多壁碳纳米管后，研磨所述改性多壁碳纳米管，备用。
9.一种改性多壁碳纳米管，其特征在于，所述改性多壁碳纳米管由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种去除水中镍离子的方法，其特征在于，包括：
称取预设质量的改性多壁碳纳米管并置于含有镍离子的水中以吸附所述镍离子，所述改性多壁碳纳米管根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备。
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