科创中国

以氧化的碳纳米管、有机还原剂和有机铁化合物为原料混合后加入反应釜中进行原位溶剂热合成，反应温度优选控制在180℃~270℃，压力优选控制在0.1MPa~20MPa，反应完成后将反应产物冷却至室温，经洗涤(优选用乙醇洗涤4~5次)和真空干燥，真空干燥的温度优选60℃~100℃，真空干燥的时间优选12h~30h，得到碳纳米管负载多级纳米四氧化三铁吸附剂。该吸附剂能通过磁分离进行收集回用，操作简单，特别适合用于复杂重金属废水的处理，吸附剂可以重复使用30次以上，预计处理成本为2.45元/吨废水。技术推广应用于全国的选矿及产生重金属与有机物复合污染废水的企业，能减少重金属的排放，改善生产企业区域流域水质，节约大量的新水资源。

该吸附剂一步合成，制备工艺简单，操作方便。该吸附剂具有高比表面积、高吸附性能。吸附剂具有磁性，容易通过磁分离回收再生利用，不仅处理成本，还能回收重金属资源，不产生固体废物，节约废物处置成本。吸附剂能同时吸附重金属和有机物，如对铅、铜离子和丁基黄药的吸附量分别为119.2mg/g、19.0mg/g、98.0mg/g。

自从 1991 年 lijima 发现了碳纳米管（CNTs），近年来随着生产规模的不断扩大，碳纳米管被广泛应用于纳米二极管、晶体管等微电子器件、场发射、催化剂载体、药物载体、废水处理、气体传感器和电化学传感器等领域[19 − 24]. 碳纳米管的基本结构是由 sp2 杂化碳原子组成的管状结构，其直径为 1—3 nm，长度为 100—1000 nm. 同时，碳纳米管也可以看成石墨烯卷成的无缝管状结构，根据结构可以将其分为由一个石墨烯片的圆柱体组成的单壁碳纳米管（SWCNTs）和由几个同心圆柱形石墨烯片组成的多壁碳纳米管（MWCNTs）。 由于碳纳米管可以看作由石墨烯的卷曲而来，因此其具有与石墨烯相同的成键方式，即碳原子以 sp2 杂化轨道与相邻 C 原子形成 σ 共价键. 与此同时，每个碳原子互相平行的 p 轨道的电子形成 π 电子云. 根据石墨烯的卷曲方式将单壁碳纳米管分为扶手椅型，锯齿形和手性螺旋型[26]. 其结构示意图见图 1. 在理论模拟计算中通常选取一段碳纳米管作为计算模型，其长度可长可短. 常见的扶手椅形碳纳米管模拟结构有 CNT（5,5）、（6,6）、（8,8）、（9,9）、（10,10），半径依次为0.34、0.41、0.545、0.612、0.678 nm，碳纳米管尺寸依次递增. 锯齿形碳纳米管常见的模拟结构有CNT（8,0）、（9,0)、（10,0），半径分别为 0.315、0.358、0.395 nm[27]. 碳纳米管上有六碳环中心的中心位（H）、C—C 键中心的桥位（B）和 C 原子顶端的顶位（T），3 个常见的吸附位置。基于密度泛函理论，采用管径 0.6 nm，管长 1.2 nm 的（8,0）CNT 作为碳纳米管模型来研究对氧分子的吸附作用，计算得到最佳吸附构型为氧分子处于碳纳米管六元环中心且平行于碳纳米管表面。

长沙矿冶研究院有限责任公司（以下简称长沙矿冶院）始建于1955年，曾先后隶属于中国科学院、国防科工委、冶金工业部、1999年转制为中央直属大型科技企业，2003年开始由国务院国资委直接管理，2009年成为中国五矿集团有限公司（以下简称中国五矿）的直管科研单位。拥有国家金属矿产资源综合利用工程技术研究中心、深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室等国家及省部级研发平台13个。作为国家金属资源开发利用重大创新基地，长沙矿冶院自建院以来一直是国家金属矿产资源开发利用科技计划项目的主要承担单位，取得国家及省部级科技成果1200余项，为行业技术进步做出了突出贡献。践行国家海洋战略三十年，先后成功开展我国**深海输运试验和海底采矿试验，掌握了深海矿产资源开发利用核心技术，跻身国际先进行列。

我国矿山每年采矿与选矿排出的污水达12~15亿t古有色金属工业废水的30%左右，直接排放该选矿废水，将对环境造成严重污染，必须进行治理实现达标排放或回用。吸附法处理操作简便、运行成本低磁分离容易回收吸附剂，本吸附剂的应用，将大幅提升我国选冶行业的废水处理的技术水平，为重点流域水污染治理和水质改善急需的关 键技术提供科技支撑。也将大力减少选矿废水带来的环境风险，持续改善我国河流水环境，有力推动实现经济与环境保护协调发展，社会效益显著。

投资费用主要是一个反应釜制备吸附剂，5万一台，磁回收设备10万。

可采用的转化方式：技术转让、技术许可 、技术服务。