功能化磁性纳米颗粒吸附废水中重金属的研究进展
发布时间：2021-10-23 02:57
重金属废水对环境造成了严重的污染,而传统的重金属废水处理技术存在着二次污染等问题。磁性纳米颗粒因具有良好的表面效应、稳定性、磁响应性能以及低生物毒性等独特的物理化学性质,在废水治理领域的应用受到广泛关注;但同时其也存在易团聚、分散性差、吸附特性差等缺点。因此,磁性纳米颗粒吸附废水中重金属时常常需要对其表面结构进行功能化修饰,以改进分散性能,提高吸附性能和反应活性。本文介绍了无机材料和有机材料功能化修饰的磁性纳米颗粒对水中重金属离子的吸附研究现状,阐述了功能化磁性纳米颗粒吸附去除重金属的优缺点、回收与重复利用情况,并对磁性纳米材料在重金属污染水体治理中的发展方向进行了展望。
【文章来源】：材料导报. 2020,34(17)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
巯基功能化Fe3O4@SiO2复合纳米颗粒(SH-Fe3O4@SiO2)的吸附和磁分离过程[63]
与天然高分子相比,人工合成高分子具有更高的吸附容量,且易于交联特定的官能团而具有选择吸附性。Sun等[69]为了提高吸附剂的耐酸性和吸附容量,制备了聚乙烯亚胺(PEI)修饰磁性壳聚糖微球包覆磁性SiO2纳米颗粒(Fe3O4-SiO2-CTS-PEI),其从酸性废水中去除Cr(Ⅵ)的最大吸附容量约为236.4 mg/g。Zhu等[70]制备的核-双壳结构磁性微球(MP@ZIF-8)由磁性Fe3O4纳米颗粒核心、聚多巴胺层的内壳和多孔的外壳组成,该吸附剂去除水溶液中Cr(Ⅵ)的最大吸附容量为136.56 mg/g,吸附性能很好,Cr(Ⅵ)吸附还原成Cr(Ⅲ)的示意图如图4所示。3 功能化MNPs的磁性回收与重复利用
石墨烯具有二维周期性的蜂窝状点阵结构和超大的比表面积,是一种良好的吸附剂。石墨烯由于疏水疏油而难以分散在水溶液或有机溶剂中,因此得到的石墨烯通常为多层石墨烯(Multilayer graphene)。只有单层的石墨烯才能发挥其优良性能,这在一定程度上限制了石墨烯及其复合材料的研究与应用,但对石墨烯直接进行功能化修饰较困难,目前常采用功能化修饰氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)的方法解决上述问题[8]。GO是石墨烯表面的氧化产物,其表面含有羟基、环氧基、羰基、羧基等含氧官能团,可吸附水中的碱性分子和阳离子等,但吸附后难以将其分离,而功能化MNPs同时具备良好的吸附性能和可磁控分离回收的双重优势[9-11]。Yang等[12]研究表明,由聚丙烯酰胺(PAM)修饰的还原氧化石墨烯(rGO)片层状结构复合物(rGO/PAM)可以显著提高rGO在水溶液中的分散性能,提高rGO对重金属和亚甲基蓝(MB)的吸附能力,rGO/PAM对Pb(Ⅱ)和MB的最大吸附容量在298 K时分别为1 000 mg/g和1 530 mg/g,是rGO或GO的2～3倍。Khazaei等[13]将合成的Fe3O4@SiO2-GO磁性纳米复合材料用于去除水溶液中的Pd(Ⅱ),该吸附剂吸附效率良好,具体合成过程如图1所示。1.2 生物炭
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶渣修饰磁性Fe3O4纳米粒子协同吸附铜铅离子的研究[J]. 唐跃武,江勇,杨英,苏光辰,施海珊,张惠. 环境污染与防治. 2019(01)
[2]生物炭吸附重金属离子的研究进展[J]. 王重庆,王晖,江小燕,黄荣,曹亦俊. 化工进展. 2019(01)
[3]氧化石墨烯的制备及形成机理[J]. 侯永刚,吕生华,张佳,罗潇倩,孙立. 精细化工. 2019(04)
[4]生物炭吸附去除水中有机污染物的研究进展[J]. 常飞,程文博,张天旭. 能源研究与信息. 2018(04)
[5]磁性玉米秸秆生物炭对水体中Cd的去除作用及回收利用[J]. 胡学玉,陈窈君,张沙沙,王向前,李成成,郭晓. 农业工程学报. 2018(19)
[6]功能化磁性纳米粒子在乳状液制备及破乳中的应用及作用机制[J]. 黄翔峰,刘婉琪,熊永娇,彭开铭,刘佳,陆丽君. 物理化学学报. 2018(01)
[7]氨基和羧基功能化磁性微球去除水溶液中Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）[J]. 赵凡,陈秀梅,张文刚,雒雪丽,李易轩,朱力,李忠宏. 硅酸盐通报. 2017(12)
[8]纳米吸附性材料去除水环境中污染物的研究进展[J]. 柏杉山,鲍艳卫,孙秀君,郭翔. 工业水处理. 2016(12)
[9]磁性生物炭复合材料研究进展[J]. 吴明山,马建锋,杨淑敏,田根林,汪佑宏,刘杏娥. 功能材料. 2016(07)
[10]高分子纳米复合吸附剂在重金属废水处理中的应用[J]. 姜立萍. 工业水处理. 2015(12)
博士论文
[1]功能化部分还原氧化石墨烯的制备及电化学性能研究[D]. 张永.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3452339
【文章来源】：材料导报. 2020,34(17)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
巯基功能化Fe3O4@SiO2复合纳米颗粒(SH-Fe3O4@SiO2)的吸附和磁分离过程[63]
与天然高分子相比,人工合成高分子具有更高的吸附容量,且易于交联特定的官能团而具有选择吸附性。Sun等[69]为了提高吸附剂的耐酸性和吸附容量,制备了聚乙烯亚胺(PEI)修饰磁性壳聚糖微球包覆磁性SiO2纳米颗粒(Fe3O4-SiO2-CTS-PEI),其从酸性废水中去除Cr(Ⅵ)的最大吸附容量约为236.4 mg/g。Zhu等[70]制备的核-双壳结构磁性微球(MP@ZIF-8)由磁性Fe3O4纳米颗粒核心、聚多巴胺层的内壳和多孔的外壳组成,该吸附剂去除水溶液中Cr(Ⅵ)的最大吸附容量为136.56 mg/g,吸附性能很好,Cr(Ⅵ)吸附还原成Cr(Ⅲ)的示意图如图4所示。3 功能化MNPs的磁性回收与重复利用
石墨烯具有二维周期性的蜂窝状点阵结构和超大的比表面积,是一种良好的吸附剂。石墨烯由于疏水疏油而难以分散在水溶液或有机溶剂中,因此得到的石墨烯通常为多层石墨烯(Multilayer graphene)。只有单层的石墨烯才能发挥其优良性能,这在一定程度上限制了石墨烯及其复合材料的研究与应用,但对石墨烯直接进行功能化修饰较困难,目前常采用功能化修饰氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)的方法解决上述问题[8]。GO是石墨烯表面的氧化产物,其表面含有羟基、环氧基、羰基、羧基等含氧官能团,可吸附水中的碱性分子和阳离子等,但吸附后难以将其分离,而功能化MNPs同时具备良好的吸附性能和可磁控分离回收的双重优势[9-11]。Yang等[12]研究表明,由聚丙烯酰胺(PAM)修饰的还原氧化石墨烯(rGO)片层状结构复合物(rGO/PAM)可以显著提高rGO在水溶液中的分散性能,提高rGO对重金属和亚甲基蓝(MB)的吸附能力,rGO/PAM对Pb(Ⅱ)和MB的最大吸附容量在298 K时分别为1 000 mg/g和1 530 mg/g,是rGO或GO的2～3倍。Khazaei等[13]将合成的Fe3O4@SiO2-GO磁性纳米复合材料用于去除水溶液中的Pd(Ⅱ),该吸附剂吸附效率良好,具体合成过程如图1所示。1.2 生物炭
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶渣修饰磁性Fe3O4纳米粒子协同吸附铜铅离子的研究[J]. 唐跃武,江勇,杨英,苏光辰,施海珊,张惠. 环境污染与防治. 2019(01)
[2]生物炭吸附重金属离子的研究进展[J]. 王重庆,王晖,江小燕,黄荣,曹亦俊. 化工进展. 2019(01)
[3]氧化石墨烯的制备及形成机理[J]. 侯永刚,吕生华,张佳,罗潇倩,孙立. 精细化工. 2019(04)
[4]生物炭吸附去除水中有机污染物的研究进展[J]. 常飞,程文博,张天旭. 能源研究与信息. 2018(04)
[5]磁性玉米秸秆生物炭对水体中Cd的去除作用及回收利用[J]. 胡学玉,陈窈君,张沙沙,王向前,李成成,郭晓. 农业工程学报. 2018(19)
[6]功能化磁性纳米粒子在乳状液制备及破乳中的应用及作用机制[J]. 黄翔峰,刘婉琪,熊永娇,彭开铭,刘佳,陆丽君. 物理化学学报. 2018(01)
[7]氨基和羧基功能化磁性微球去除水溶液中Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）[J]. 赵凡,陈秀梅,张文刚,雒雪丽,李易轩,朱力,李忠宏. 硅酸盐通报. 2017(12)
[8]纳米吸附性材料去除水环境中污染物的研究进展[J]. 柏杉山,鲍艳卫,孙秀君,郭翔. 工业水处理. 2016(12)
[9]磁性生物炭复合材料研究进展[J]. 吴明山,马建锋,杨淑敏,田根林,汪佑宏,刘杏娥. 功能材料. 2016(07)
[10]高分子纳米复合吸附剂在重金属废水处理中的应用[J]. 姜立萍. 工业水处理. 2015(12)
博士论文
[1]功能化部分还原氧化石墨烯的制备及电化学性能研究[D]. 张永.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3452339
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3452339.html
