重金屬廢水對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染,而傳統(tǒng)的重金屬廢水處理技術(shù)存在著二次污染等問題。磁性納米顆粒因具有良好的表面效應(yīng)、穩(wěn)定性、磁響應(yīng)性能以及低生物毒性等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),在廢水治理領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注;但同時(shí)其也存在易團(tuán)聚、分散性差、吸附特性差等缺點(diǎn)。因此,磁性納米顆粒吸附廢水中重金屬時(shí)常常需要對其表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能化修飾,以改進(jìn)分散性能,提高吸附性能和反應(yīng)活性。本文介紹了無機(jī)材料和有機(jī)材料功能化修飾的磁性納米顆粒對水中重金屬離子的吸附研究現(xiàn)狀,闡述了功能化磁性納米顆粒吸附去除重金屬的優(yōu)缺點(diǎn)、回收與重復(fù)利用情況,并對磁性納米材料在重金屬污染水體治理中的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(17)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

巰基功能化Fe3O4@SiO2復(fù)合納米顆粒(SH-Fe3O4@SiO2)的吸附和磁分離過程[63]

與天然高分子相比,人工合成高分子具有更高的吸附容量,且易于交聯(lián)特定的官能團(tuán)而具有選擇吸附性。Sun等[69]為了提高吸附劑的耐酸性和吸附容量,制備了聚乙烯亞胺(PEI)修飾磁性殼聚糖微球包覆磁性SiO2納米顆粒(Fe3O4-SiO2-CTS-PEI),其從酸性廢水中去除Cr(Ⅵ)的最大吸附容量約為236.4 mg/g。Zhu等[70]制備的核-雙殼結(jié)構(gòu)磁性微球(MP@ZIF-8)由磁性Fe3O4納米顆粒核心、聚多巴胺層的內(nèi)殼和多孔的外殼組成,該吸附劑去除水溶液中Cr(Ⅵ)的最大吸附容量為136.56 mg/g,吸附性能很好,Cr(Ⅵ)吸附還原成Cr(Ⅲ)的示意圖如圖4所示。3 功能化MNPs的磁性回收與重復(fù)利用

石墨烯具有二維周期性的蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和超大的比表面積,是一種良好的吸附劑。石墨烯由于疏水疏油而難以分散在水溶液或有機(jī)溶劑中,因此得到的石墨烯通常為多層石墨烯(Multilayer graphene)。只有單層的石墨烯才能發(fā)揮其優(yōu)良性能,這在一定程度上限制了石墨烯及其復(fù)合材料的研究與應(yīng)用,但對石墨烯直接進(jìn)行功能化修飾較困難,目前常采用功能化修飾氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)的方法解決上述問題[8]。GO是石墨烯表面的氧化產(chǎn)物,其表面含有羥基、環(huán)氧基、羰基、羧基等含氧官能團(tuán),可吸附水中的堿性分子和陽離子等,但吸附后難以將其分離,而功能化MNPs同時(shí)具備良好的吸附性能和可磁控分離回收的雙重優(yōu)勢[9-11]。Yang等[12]研究表明,由聚丙烯酰胺(PAM)修飾的還原氧化石墨烯(rGO)片層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合物(rGO/PAM)可以顯著提高rGO在水溶液中的分散性能,提高rGO對重金屬和亞甲基藍(lán)(MB)的吸附能力,rGO/PAM對Pb(Ⅱ)和MB的最大吸附容量在298 K時(shí)分別為1 000 mg/g和1 530 mg/g,是rGO或GO的2～3倍。Khazaei等[13]將合成的Fe3O4@SiO2-GO磁性納米復(fù)合材料用于去除水溶液中的Pd(Ⅱ),該吸附劑吸附效率良好,具體合成過程如圖1所示。1.2 生物炭

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]功能化部分還原氧化石墨烯的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 張永.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3452339