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腐殖酸(Humic acid, HA)是一种广泛存在于自然界中的高分子聚合物,是饮用水氯消毒产生三卤甲烷和卤乙酸等三致产物的前驱物质,在饮用水的常规处理工艺中难以去除。本课题以多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes, MWCNTs)为原材料进行磁化和氯化钙改性处理,用于去除微污染水源中的HA。研究了载Ca磁性MWCNTs的制备工艺条件对去除HA性能的影响规律,表征分析了载Ca磁性MWCNTs的结构特征,系统地考察了吸附条件对载Ca磁性MWCNTs去除HA性能的影响规律,并对其吸附HA的动力学、热力学及吸附机理进行了探讨。实验研究了MWCNTs/Fe3O4质量比、MWCNTs/CaCl2质量比、OH-CO32-的摩尔比、反应时间、反应温度、搅拌速度以及陈化时间等制备条件对载Ca磁性MWCNTs去除HA的影响。结果表明,MWCNTs/Fe3O4质量比、MWCNTs/CaCl2质量比、反应温度以及搅拌速度这四个因素对载Ca磁性MWCNTs在HA初始浓度20mg/L,吸附剂投加量0.7g/L下去除HA的效果影响较大,OH-/CO32-的摩尔比、反应时间、陈化时间对去除效果影响较小。MWCNTs/Fe3O4质量比越大,HA去除效果越好；MWCNTs/CaCl2质量比从4：1减小到1：1,HA去除率从76.36%逐渐增大到87.59%,继续减小,HA去除率下降；随着反应温度上升到60℃,HA去除率提高到91.32%,继续提高温度,HA去除率逐渐下降,到75℃后趋于稳定；而随着搅拌速度增大到300r/min,去除率提高到92.21%,之后继续增大搅拌速度,去除率有下降的趋势。通过正交实验得到去除腐殖酸的载Ca磁性MWCNTs制备的影响因素主次顺序为：MWCNTs/Fe3O4质量比>搅拌速度>温度>MWCNTs/CaCl2质量比,载Ca磁性MWCNTs制备的最佳工艺条件为：质量比m(MWCNTs)/m(Fe3O4)=2.5:1,质量比m(MWCNTs)/m(CaCl2)=2:1,反应温度为60℃,搅拌速度400r/min。研究了投加量、HA初始浓度、吸附时间、振荡速度、pH值及温度等因素对HA去除效果的影响。结果表明,HA去除率随着载Ca磁性MWCNTs投加量的增加而增大,投加量增大到0.5 mg/L以后,去除率升高缓慢。随着HA初始浓度的增大,吸附量增加,而去除率却减小。载Ca磁性MWCNTs与HA接触的初期阶段去除速率很快,后缓慢增加并在5h达到吸附平衡,平衡吸附量为39.41 mg·g-。振荡速度增大到225r/min时,HA去除率提高到91.84%,高于225r/min以后,去除率下降。随着pH的增加,HA去除率也逐渐增大,在pH为5时达到峰值92.24%,之后继续增大pH,去除率降低。载Ca磁性MWCNTs对HA的去除率是随着温度的升高而降低的,说明低温有利于载Ca磁性MWCNTs吸附HA,该吸附过程为放热反应。通过场发射扫描电镜、X射线能谱分析、X-射线衍射、红外光谱、BET比表面积、振动样品磁强计等手段对载Ca磁性MWCNTs的形貌、结构等进行表征,证实在MWCNTs上成功附着以FeO4、γ-Fe2O3为主的磁性铁氧化物和CaC03。用准一级、准二级、液膜扩散和颗粒内扩散模型进行动力学分析表明,准二级模型更准确地反映吸附过程的动力学。吸附可能由两个步骤所控制：HA从水溶液中迁移到载Ca磁性MWCNTs颗粒外表面,以及HA在颗粒表面活性位点上的吸附。采用Langmuir、 Freundlich和Temkin三种等温吸附模型进行吸附过程的拟合,Temkin等温方程拟合度最好,说明吸附是以化学吸附为主。吸附过程的ΔG0<0,ΔH0<0,ΔS0<0,说明HA在载Ca磁性MWCNTs上的吸附是自发而放热的熵减过程,降低温度对吸附有利。吸附机理主要包括碳纳米管本身提供吸附位点、碳纳米管与HA的π—π相互作用以及腐殖酸与钙以配位键相结合的方式。