吸附剂的合成及应用

几种吸附剂简介!

吸附剂的合成及应用

随着工业化的不断深入，人类生存的环境日益被化学物质等有害有机物及重金属所污染，人们迫切需要解决水质及水源的严重污染问题，所以逐渐将目光投向重金属离子和染料废水的处理上[1]（何珍宝. 印染废水特点及处理技术[J]. 印染, 2007, 33(17):41-44）。在治理水污染中，化学沉淀、离子交换、溶液萃取、电化学还原法、渗析、生物吸附等方法一直被广泛采用[2]。(曹微. 用纤维吸附技术治理水污染的研究进展[J]. 纺织科技进展, 2012, 19(2):28-30.)吸附法是将吸附剂投入废水中，吸附其中重金属离子或染料等污染物，从而达到污水净化处理的一种方法，工业常用的吸附剂有多孔型，如活性炭、硅胶、硅藻土；有机高分子大网络吸附剂，如聚苯乙烯、聚酯类；凝胶型，如纤维素凝胶和琼脂糖凝胶等。

一、活性炭

活性炭是一种化学结构稳定的疏水性吸附剂，常温下较为稳定，不溶于一般溶剂，耐酸、耐碱性能好，有良好的再生能力。Noel Díez[3]等（Noel Díez, Patricia Álvarez , Marcos Granda, et al. A novel approach for the production of chemically active carbon fibers[J]. 2015, 260():463-468.）将沥青熔纺成碳纤维作为活性炭原料，加入活化剂KOH浸泡30分钟后，在氮气保护下，以5℃/min的速度加热，于700℃活化1小时，所得样品用HCl和蒸馏水重复洗涤至pH为7左右，最后放置110℃烘箱烘干。该方法使用传统活化剂KOH，不同于传统方法，直接化学活化法活化沥青基碳纤维，缩短制备路线，第一次合并炭化和活化，在同一温度下进行。并且过程中节省了70%的活化剂，同样获得了比表面积高达1700m2/g的孔隙结构。

二、壳聚糖树脂

壳聚糖是自然界中唯一带正电的海洋生物多糖，具有来源广泛、无毒、易降解等特点。与传统吸附剂相比，壳聚糖是一种绿色环保的生物功能材料，成本低、易恢复活性，不会产生二次污染，可以广泛应用于食品和医药领域，近年来收到国内外学者的广泛关注关注[4](C. Solisio, A. Lodi, P. Torre, et al. Copper removal by dry and re-hydrated biomass of Spirulina platensis[J]. Bioresource Technology, 2006, 97(16):1756-1760.)。宋磊[5](宋磊. 壳聚糖及其衍生物树脂的制备、性质和对Cu2+、Pb2+和Cd2+吸附性能研究[D]. 中国海洋大学, 2013.)采用乳化法制备了壳聚糖球形树脂，并用戊二醛对其交联改性，研究表明，该戊二醛改性树脂吸附剂对Cu2+、Pb2+和Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学模型，并根据Langmuir等温线拟合最大吸附量分别为163.93mg/g、188.67mg/g和151.51mg/g，并且在5次循环吸附-脱附后，其脱附率仍分别可达到92.49%、93.24%和89.64%，具有很好的再生性能。

三、钨酸盐类光催化剂

近年来，光催化剂因其高效的降解能力和转化光能作用，从而在降解有机污染物和光解水制氢等方面受到了广泛的关注。钨酸盐等半导体材料，因其特有的结构和物理化学性质，日益受到人们的重视，研究也日益活跃。黄剑锋[6](黄剑锋, 周文敏, 李嘉胤, 等. Cr2WO6纳米晶的水热法制备及其对亚甲基蓝的选择性吸附性能[J]. 2014, 32(6):44-47.)等采用水热法，选用Cr（NO3）3·6H2O和Na2WO4·2H2O作为原料，在均相反应仪中，200℃下反应24h，反应结束冷却室温后，用蒸馏水和无水乙醇离心洗涤数次，最后在60℃真空干燥条件下干燥3h，制备出颗粒状Cr2WO6纳米晶。对初始浓度为10mg/L的甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝的吸附率分别为3%、19%和98%，表明该纳米晶对亚甲基蓝具有明显优越的选择性吸附性能。

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四、纤维类纳米复合材料

静电纺丝是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝的一种技术方法，其具有直径细、比表面积大和孔隙率高等优点[7]。(李山山, 何素文, 胡组明, 等. 经典纺丝的研究进展[J]. 2009, 32(4):44-47.)李维华[8](李维华, 崔景东, 李静. 一种新型吸附材料的制备与应用探究[J]. 环境与生活, 2014, 20:200)等通过静电纺丝法制备β-环糊精/聚丙烯腈纤维膜，含有的-OH使有机膜基质内可通过离子络合、表面吸附等物理化学作用来吸附降解水中的重金属离子，有效地提高聚合物纤维膜的吸附性，实验表明，对Cu2+具有良好的吸附性能。

闵伶俐[9]等（闵伶俐, 郑煜铭, 钟鹭斌, 等. 铁氧化物/壳聚糖复合纳米纤维的制备及吸附五价砷研究[J]. 环境科学学报, 2014, 34(12):2979-2984.）采用高压静电纺丝方法，将0.24gFeCl3溶于5%壳聚糖溶液，置于10mL注射器中高压静电纺丝后，置于氨气中熏蒸，去离子水3次润洗，于60℃烘箱干燥，制得铁氧化物/壳聚糖复合纳米纤维。SEM表征其连续、光滑、无串珠、纤维间空隙多且不粘连，直径158±24nm，具有纳米尺寸。对砷的吸附性能结果表示，在酸性或中性条件下，纳米纤维对砷的吸附去除率高于93%，中性条件下吸附砷的最大容量为7.1mg/g。用0.002mol/L的NaOH脱洗再生，5次循环，仍可再生重复利用。