碳纳米管作为一种新型的纳米碳材料，由于其独特的物理化学性能以及在众多领域的潜在应用价值，自发现以来便受到了人们的广泛关注，成为纳米材料领域研究的一个新热点。本文采用次氯酸钠氧化方法改性多壁碳纳米管，研究了其对水溶液中重金属离子的吸附性质。由单因素和正交试验确定了多壁碳纳米管的最佳改性工艺条件：未改性碳纳米管1.5g，70%的次氯酸钠溶液150mL，反应温度65℃，反应时间3h。吸附实验结果表明，经次氯酸钠氧化处理后的碳纳米管对Cu²⁺、Ni²⁺的吸附能力，较未改性碳纳米管有显著提高。考察了吸附剂用量、溶液pH值、温度、吸附时间及溶液初始浓度等因素对碳纳米管吸附性能的影响。结果表明：pH和吸附剂用量的增大都会提升碳纳米管的吸附效果，其中对改性碳纳米管的提升效果更显著；改性碳纳米管的吸附能力随温度升高有所下降；改性碳纳米管的吸附速率很高，对Ni²⁺和Cu²⁺的吸附分别只需50min和40min左右就能达到平衡；随着Ni²⁺、Cu²⁺初始浓度的增加，改性碳纳米管对其吸附容量逐渐增加，但其吸附率却越来越小。研究两种金属离子的吸附等温线，发现发现Langmuir和Freundlich模型都可很好的描述改性碳纳米管对两种金属离子的吸附，其中对于Ni²⁺的吸附用Langmuir模型描述的效果更好。动力学研究表明，准一级和准二级动力学模型对Ni²⁺、Cu²⁺在改性碳纳米管上的吸附均有很好的拟合，其中准一级动力学模型的拟合度相对较高。研究了Cu²⁺在改性碳纳米管上的吸附热力学，不同温度下吸附过程的吉布斯自由能变ΔG⁰均小于0，焓变ΔH⁰=-5.396kJ/mol，熵变ΔS⁰=67.099J/（mol·K），表明Cu²⁺在改性碳纳米管上的吸附是一个自发、放热、熵增的过程。将改性碳纳米管对Cu²⁺和Ni²⁺的吸附能力进行了比较，初步探讨了Ni²⁺和Cu²⁺二元体系的离子竞争吸附行为。单一吸附时Ni²⁺的吸附容量和吸附率均小于Cu²⁺。在二元竞争体系中，改性碳纳米管对Cu²⁺和Ni²⁺的吸附能力均有明显下降，且Cu²⁺的吸附量明显大于Ni²⁺，表明Cu²⁺的吸附稳定性高于Ni²⁺。实验表明改性碳纳米管对重金属离子具有较强的吸附能力，是一种高效的污水处理剂，在环境保护中具有广阔的应用前景。