水是生命之源,是人类生存所必不可少的。但是随着经济的快速发展,环境问题日益突显,水资源的污染也日益严重,污水治理刻不容缓。目前,处理污水、净化水质的方法有很多,其中见效快且不会引入新的污染的治理手段就是人工辅助增氧,也就是人工曝气修复技术。因曝气工艺对环境影响小,处理效果好,操作简便的优势,成为了污水处理的研究热点。目前人们关注较多的是曝气设备的改进或者曝气方式的改善,然而这些都存在着不同程度的操作困难、可行性低和成本高等问题,如果我们从分子层面来考虑对曝气工艺进行改善,或许会取得出人意料的效果。CNTs是一种新型材料,其较高的化学稳定性,介孔性和表面活性使得它开始应用到了环境工程水处理中。考虑到CNTs价格较为昂贵,极易在水中集结成束的缺陷,本论文利用机械强度高,比表面积大的CNTs做载体与成本较低且具有较高吸附容量的二氧化锰纳米材料和导电功能性聚合物聚苯胺制备了碳纳米管-二氧化锰-聚苯胺三元复合材料,开展了固相功能性介质对曝气工艺中气液传质效率的影响研究。采用原位聚合法制备了CNTs-MnO2纳米复合材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)等表征手段对所制备的复合材料的化学结构、晶形结构和形貌特征等进行分析,结果证明复合材料比单一材料可以更好的增强气液传质效率,可能是因为复合材料具有更高的孔隙率,进而增加了吸附活性位点。在此基础上,仍然是采用原位聚合法,利用二元复合材料为原料,制备了CNTs-MnO2/PANI三元纳米复合材料,并通过XRD、FT-IR、TEM和SEM等表征手段进行分析,结果表明聚苯胺颗粒成功复合在了二元材料表面,进一步增加了材料的表面活性,并且加入了大量的氨基和亚氨基功能集团,可以在水处理中作为催化剂及吸附剂。我们研究了所制备的复合材料对于充氧速率及气液传质的影响,考察了固相介质的剂量、搅拌速率和种类对气液传质能力的强化效果,证明了复合材料比单一材料对气液传质具有更强的强化能力,并且该能力受投加量的限制。并且计算可得,在经过复合之后,大大降低了实验成本,而且该材料较高的化学稳定性使得其可以循环使用,这些都可以有效地降低曝气工艺的应用成本,为实际应用到水处理工艺提供了实验依据。