磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展
生物吸附法处理重金属废水研究进展
研究成果和不足：吸附法在重金属废水处理方面取得了显著的研究成果。首 先，针对不同种类的重金属废水，研究者们发现了多种高效、稳定的吸附剂，如 活性炭、树脂和生物质材料等。其次，通过改性技术，这些吸附剂的性能得到了 显著提升，为实际应用提供了良好的基础。此外，研究者们还研究了吸附剂的再 生和循环使用问题，为降低处理成本提供了有效途径。
生物吸附法处理重金属废水研 究进展
01 摘要
目录
02 引言
03 一、生物吸附法原理
04 二、影响因素
05
三、应用现状及未来 发展趋势
06 参考内容
摘要
本次演示综述了近年来生物吸附法在处理重金属废水领域的研究进展。生物 吸附法利用微生物、植物、藻类等生物体对重金属的吸附作用，实现对废水中重 金属的有效去除。本次演示介绍了生物吸附法的原理、影响因素、应用现状及未 来发展趋势，旨在为相关领域的研究和实践提供参考。
研究现状：在吸附法处理重金属废水的研究中，主要涉及吸附剂的选取和改 性两个方面。目前，常见的吸附剂包括活性炭、树脂、生物质材料等。活性炭具 有高比表面积、发达孔结构和良好的吸附性能，是重金属废水处理中最常用的吸 附剂之一。树脂作为一种高分子聚合物材料，对重金属离子具有较强的吸附能力。 生物质材料则具有来源广泛、可再生等优点，成为研究的新方向。
二、影响因素
1、生物体种类：不同种类的生物体对重金属的吸附能力存在差异。例如， 某些微生物具有较强的吸附能力，而某些植物则对某些重金属具有较高的选择性。 因此，选择合适的生物体是提高生物吸附效果的关键。
2、重金属种类和浓度：不同种类的重金属离子对生物体的吸附能力不同。 一般来说，高浓度的重金属离子对生物体的毒性较大，可能导致生物体死亡或降 低吸附效果。因此，在实际应用中，需要根据废水中重金属的种类和浓度选择合 适的生物体和处理条件。
磁性多壁碳纳米管吸附水中重金属离子的动力学与热力学
・
１４ ・ １
天 津城 市建 设 学院 学报 ２ １ 年 第 １ 卷 第 ２ ０２ ８ 期
为证 实磁 性 ＭＷ Ｃ ｓ ＮＴ 的磁 性 ，分别 将少 量原 始 ＭＷＣ ｓ ＮＴ 和磁性 ＭＷＣ ｓ ＮＴ 配制 成黑 色悬 浮液 ． 外 在
加 到 ９ ％以上 ； ｐ 值继 续增 大 ， 吸 附基 本保 持 ５ 若 Ｈ 则 平 衡 ．一般 地 ，ｐ 值 不 仅影 响金 属离 子在 溶 液 中存 Ｈ 在 的类 型 ， 而且 也影 响 吸附剂 官 能团 的离解 和 表 面 电 荷 的性质 Ｉ ．低 ｐ ｌ 引 Ｈ值 下金 属 离子 的去 除率 低 ，原 因 在 于 酸 性 高 的溶 液 中含 丰 富 的 Ｈ ０ ，可 以使 磁 性 ３
重金 属 离子 是 水 体 中一类 对 人 类 健 康 和 生 态 环 境具 有严 重威 胁 的污染 物 ， 已引起 人们 对 它 的广泛 关 注 【 ． 目前 ，去 除水 中重金 属 离子 的方 法 主要 有 沉 ｌ Ｊ 淀 、反 渗透 、离子 交 换 和吸 附法 【 ． 吸 附法 中常 用 ３ Ｊ 的 吸附剂 有 活性 炭 、粉煤灰 、黏土 等 ， 些 吸附剂 或 这 由于吸 附效 果不 甚理 想 ， 由于再 生 困难 等 原 因而限 或 制 了其实 际应 用 ． 因此 ，有必 要 寻找一 种更 有效 的 Ｊ
比表 面积 约 ２０ｍ ． ＮＯ 、ＮＨ４２ ｅ８ ）＂ Ｏ、 ０ ／ Ｈ ３ （ ） （０４２ Ｈ２ ｇ Ｆ ６
ＮＨ４ｅ Ｓ ）・２ Ｏ、氨水 、无 水 乙醇 均 为 分 析纯 ， Ｆ （Ｏ４２ Ｈ２ １
ｔｂｓ 简 称 ＭＷＣ ｓ是一 种具 有空 心管 结构 、高 比 ｕｅ， ＮＴ） 表 面积 的新 型碳 材料 ， 它 的表面 上可 通过 氧化 反应 在 而 引人 多种 活性 基 团 【， 而扩 大ＭＷＣ ｓ的应 用范 ７从 ］ ＮＴ 围． 研究 表 明 ，ＭＷＣ ｓ对 水 中重金 属 离子 、有机 ＮＴ 物、 生物 污染 物 均具有 较 强 的吸 附作用 Ｊ ． ＭＷＣ ｓ ＮＴ
磁性生物炭材料的研究进展
磁性生物炭材料的研究进展＊周银1 张平1,2* 李四坤1 康莉会1 柯霆1 蔡君瀚1 高源伶1 张宏1,2（1.西北民族大学 化工学院 甘肃 7301242.甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用重点实验室 甘肃 730124）摘要：生物炭以其良好的理化性质，作为吸附剂被广泛应用于水污染处理。
将磁性物质负载到生物炭上制备磁性生物炭，赋予生物炭磁响应特性，能有效解决吸附剂回收难、损失大等问题。
磁性生物炭具有含碳量高、比表面积大、可磁分离等优良特性，已成为近年来的研究热点。
对磁性生物炭的制备方法、应用性能等方面进行了综述，并提出磁性生物炭的未来研究方向，以期为磁性生物炭材料的深化研究和应用提供参考。
关键词：生物炭；磁性；性能；复合材料；吸附中图分类号：T 文献标识码：AResearch Progress of Magnetic Biochar MaterialsZhou Yin 1, Zhang Ping 1, 2, Li Sikun 1, Kang Lihui 1, Ke Ting 1, Cai Junhan 1, Gao Yuanling 1, Zhang Hong 1, 2(1. College of Chemical Engineering, Northwest Minzu University, Gansu, 7301242. Key Laboratory for Utility of Environment-Friendly Composite Materials and Biomass in University of Gansu Province,Gansu, 730124)Abstract ：As an adsorbent, biochar has been widely used in water pollution treatment because of its good physical and chemical properties.The magnetic biochar was prepared by combining biochar with magnetic material, and biochar was endowed with the characteristics of magnetic response, which could effectively solve the problems of difficult recovery and easy loss of adsorbent. Magnetic biochar with high carbon content, large specific surface area, magnetic separation and other excellent properties, has become a hot research topic in recent years. The preparation methods and application properties of magnetic biochar were reviewed. The future research directions of magnetic biochar were put forward in order to provide reference for further research and application of magnetic biochar materials.Key words ：biochar ；magnetic ；performance ；composite material ；adsorbent生物炭（biochar）也称生物质炭，一般是指农林废弃物等生物质原料在缺氧或无氧的条件下，经高温热裂解（<700℃）生成稳定的多孔富碳固态物质。
石墨烯在吸附中的应用及发展
石墨烯在吸附中的应用及发展纳米级的碳材料本身就可以担当一种有效的催化剂，在吸附方面有很好的应用潜力，下面是小编搜集整理的一篇探究石墨烯在吸附中的应用发展的论文范文，供大家阅读查看。
1、引言随着世界人口的快速增长和工业化的迅猛发展，环境污染问题引起了人们的广泛关注，特别是水体中有害物质的去除问题至关重要。
目前，国际上常用的污水处理方法有膜分离法[1]、微生物处理法[2]、光催化降解法[3]、吸附法[4]及其它方法。
这些方法在治理和保护水体环境中起到了重要的作用。
其中，吸附法和光催化降解法，由于本身具有低能耗、高效率、方便大规模应用和应用对象广泛等特点[5-6],得到了科学界的广泛关注和研究。
吸附法在污水治理方面具有设备简单、效果显着、不易产生二次污染等优点，经吸附法处理后，水体普遍好转且比较稳定[7].目前，在工业上最常用的活性炭吸附剂,具有非极性表面，为疏水和亲有机物的吸附剂，性能稳定、吸附容量大、解吸容易、抗腐蚀，经过多次循环使用仍可保持原有吸附性能，在污水处理方面有很好的效果，但其成本较高、再生效率低，使该方法的广泛应用受到了限制;活性氧化铝[9],无定形的多孔结构物质，极性强，对水又很高的亲和作用，对含氟废气有很好的净化作用;沸石分子筛[10]一种离子型吸附剂，孔径整齐均一，对不饱和有机物、极性分子有选择吸附能力，但都存在各自的缺点，制约了其在现实生活生产中的应用。
纳米级的碳材料本身就可以担当一种有效的催化剂，在吸附方面有很好的应用潜力[11].自2023年Manches-ter大学的Geim小组[12]首次采用机械剥离法获得单层或薄层的新型二维原子晶体-石墨烯以来，科学界便对石墨烯材料进行了广泛的研究与讨论。
石墨烯具有理想的平面二维结构、良好的电子性质、热学性质、光学性质、机械性质等，使其在纳米电子器件、催化剂、电池、电容器、光电子器件、新型复合材料以及传感材料等方面有着广泛的应用前景[13].石墨烯由碳原子以sp2杂化结构连成的单原子层结构，其理论厚度仅为0.35nm[14],石墨烯的单原子厚度和二维的平面结构赋予了它独特的性能，如巨大的理论比表面积(2630m2/g),使其可用来负载大量的各种分子，具有非常高的吸附容量，这使石墨烯在催化剂的负载方面及污水吸附净化处理方面具有很大的应用潜力;石墨烯具有独特的面吸附特性及吸附特性，对含有芳香苯环的有机污染物具有很高的吸附速度和容量;石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面出现弯曲变形，避免了碳原子的重新排列来适应外力，展现出优良的稳定性[15];这种稳定的晶格结构使其具有优异的导电性，石墨烯的高电子迁移率[16](104S/cm)与导热性[17](5000W/(mK))使其在电化学催化剂与光催化剂方面有重要应用及优越的机械性能、制备过程简单，价格便宜等特点，有助于在实际生活生产中推广及应用[18].基于石墨烯优异的特性，发展石墨烯复合物等衍生物，对污染物具有很好的吸附富集能力，在吸附净化上具有很好的应用前景[19].2、石墨烯在吸附中的应用及发展水污染是目前环境污染的一个重要方面，其污染物种类比较多(如有毒有害难降解的有机物、重金属离子等)严重威胁着生态安全[20].寻找新型绿色环保材料治理水体的问题，以实现水体的净化刻不容缓。
磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物的应用研究
磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物的应用研究随着工业化的发展和人口增长，水污染已成为全球范围内的严重问题，其中有机污染物的影响尤为严重。
传统的水处理方法往往不能完全去除有机污染物，而光催化技术则成为了一种高效、环保的水处理方法，并且其应用范围也越来越广泛。
磁性纳米催化剂是其中一种新型的材料，具有很好的应用潜力，本文将着重研究其在光催化去除水中有机污染物方面的应用。
一、磁性纳米催化剂的特点及制备方法磁性纳米催化剂是一种具有磁性的纳米级颗粒，其特点是其表面优良的形貌能够以极高的催化效率降解污染物。
磁性纳米催化剂制备方法主要有物理法合成、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等，其中以溶胶-凝胶法制备的催化剂应用最为广泛。
二、光催化技术的原理光催化技术将光能转化为化学能，其原理是在光催化剂的作用下，光能会激发光催化剂表面电子使其发生反应，形成光致电化学反应，并使水中有机污染物产生氧化或还原等反应，从而达到降解有机污染物的目的。
三、磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物的应用磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物中应用主要有两个方面：1. 磁性纳米催化剂结合光催化技术能够有效降解有机污染物磁性纳米催化剂的表面具有很好的催化活性，且其磁性能被制备成磁性纳米催化剂后能很好地实现对污染物的分离和回收。
因此，磁性纳米催化剂应用在光催化反应降解有机污染物中能够有效改善传统光催化反应水分离回收问题，而且其结合磁性能使得催化剂具有可回收性，极大地提高了催化剂在光催化反应中的利用效率。
2. 磁性纳米催化剂可应用于光催化反应的可见光区目前传统催化剂在光催化反应中的应用受限于光的波长范围，而磁性纳米催化剂可在可见光区进行光催化反应。
这是因为，磁性纳米催化剂表现出对于光的吸收和反射特性。
其表面的微观形貌可以改变物体对光的吸收和反射特性，使其可以应用在可见光区中的反应。
这样，光催化反应就可以避开紫外线对人体的危害，改善了催化剂在水处理中的应用，同时也降低了催化剂的成本。
磁性纳米Fe3O4吸附材料的制备及在废水处理中的应用
磁性纳米Fe3O4吸附材料的制备及在废水处理中的应用磁性纳米Fe3O4吸附材料的制备及在废水处理中的应用引言：随着工业的发展和人类生活水平的提高，废水排放成为一个严峻的环境问题。
废水中存在着各种有害物质，如重金属离子、有机污染物等，对环境和人体健康都造成了严重的威胁。
因此，研发高效吸附材料用于废水处理成为一项迫切任务。
磁性纳米Fe3O4吸附材料因其优良的吸附性能和易分离特性，在废水处理中得到了广泛的应用。
本文将介绍磁性纳米Fe3O4吸附材料的制备方法和在废水处理中的应用研究进展。
一、磁性纳米Fe3O4吸附材料的制备方法1. 化学共沉淀法：该方法是将Fe2+、Fe3+以适当的摩尔比例加入溶液中，在适当pH条件下加入碱溶液，通过共沉淀反应合成纳米Fe3O4颗粒。
这种方法简单、成本低廉，是制备磁性纳米Fe3O4吸附材料的常用方法。
2. 热分解法：该方法首先将适量的铁酸二铵溶解在溶剂中，然后在氮气保护下，将溶液置于高温下进行热分解，生成纳米Fe3O4粒子。
这种方法所得产物纯度高、粒径均匀，但操作条件较为苛刻。
3. 热反应法：该方法是将适量的FeCl2和FeCl3加入去离子水中，加热反应得到纳米Fe3O4颗粒。
这种方法操作简单、可控性好，且所得产物纳米颗粒分散性好。
二、磁性纳米Fe3O4吸附材料在废水处理中的应用1. 重金属离子吸附：纳米Fe3O4颗粒具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，能够有效吸附废水中的重金属离子。
研究发现，纳米Fe3O4吸附剂对重金属离子的吸附性能受pH、离子浓度、温度等因素的影响。
磁性纳米Fe3O4吸附材料还可以通过外加磁场实现分离和回收，具有较好的循环利用性。
2. 有机污染物吸附：磁性纳米Fe3O4吸附材料对有机污染物也有良好的吸附性能。
有机污染物分子可以通过静电相互作用、氢键等方式与纳米Fe3O4表面发生吸附作用，从而有效去除废水中的有机污染物。
此外，纳米Fe3O4材料还可以通过紫外光催化降解有机污染物，具有较好的降解效果。
城市污水处理过程中重金属的检测方法及处理技术
城市污水处理过程中重金属的检测方法及处理技术Detection Method and Treatment Technology of Heavy Metals inUrban Sewage Treatment璟张（昆明滇池水务环境监测有限公司，昆明650000）ZHANG Jing(Kunming Dianchi Water Environmental Monitoring Co.Ltd.,Kunming 650000,China)【摘要】伴随着我国工业化及城市化进程的推进，城市生产和生活对水的需求量愈来愈大，随之而来的就是大量工业废水以及生活污水的排出，致使城市污水中重金属等有害物质含量越来越多。
而重金属具有非常强的毒性和致癌性，同时，还具有长期性和不可逆转性等特点，并且城市污水处理厂污水中的重金属含量较大，已严重威胁了污水的资源化利用。
因此，对城市污水中的重金属进行有效处理是非常重要的一项任务。
基于此，论文分析了城市污水的现状，探讨了城市污水处理过程中重金属检测的主要方法及处理技术，希望能为相关人员提供参考和借鉴。
【Abstract 】With the gradual development of industrialization and urbanization in China,the demand for water in production and life isincreasing.With the discharge of a large number of industrial wastewater and domestic sewage,more and more harmful substances such as heavy metals in urban sewage are produced.Heavy metals have strong toxicity and carcinogenicity,and also have long-term and irreversible characteristics.Heavymetalsin urban sewagetreatment plantshaveseriouslythreatened theutilization ofsewage resources,so it is veryimportant to effectively treat heavy metals in urban sewage.Based on this,the paper analyzes the status of urban sewage,discusses the main methods andtreatmenttechnologies for testingheavymetalsin thetreatment processof urban sewage,hoping to providereferencefor relevant personnel.【关键词】城市污水处理；重金属；检测方法；处理技术【Keywords 】urban sewagetreatment;heavymetals;detection method;treatmenttechnology 【中图分类号】X143；X703.1；X832【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2021）12-0098-02【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2021.12.230【作者简介】张璟（1987耀），女，云南曲靖人，工程师，从事水质、污泥重金属检测研究。
磁性纳米复合材料在重金属吸附方面的研究进展
2 有机小分子材料对磁性纳米材料的改性在有机小分子对于磁性纳米颗粒功能化改性方面，常用的有机小分子改性剂有偶联剂和表面活性剂。
例如硅烷偶联剂，(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷等都是经常用到的改性剂。
经过有机小分子改性后，磁性纳米颗粒的分散性提高。
另外改性后又引入了—NH 2、—SH 等功能性基团，这些基团的引入使复合材料对废水中的重金属具有特定的选择性。
用有机小分子改性后的吸附材料，其表面富含氨基、巯基、环氧基等活性基团位点，可用于对废水中污染物的特定性识别和富集。
在废水中特定污染物的去除方面，效率会相对较高。
Lin [3]等人采用3-巯丙基三乙氧基硅烷对Fe 3O 4磁性纳米材料进行了改性，利用其与重金属离子的螯合作用，实现了对重金属离子的富集。
3 有机高分子材料对磁性纳米材料的改性用于对磁性纳米材料进行功能化改性的高分子材料包括有天然生物高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子材料来源广、成本低，在环境中易降解，不会对环境造成二次污染。
因此，采用天然高分子材料进行改性的研究较多。
所采用的天然有机高分子材料主要有壳聚糖、环糊精和纤维素等。
天然高分子材料改性会在纳米材料表面引入活性基团。
对磁性纳米颗粒的功能化改性主要是通过两种方式。
一是在磁性纳米材料表面直接进行修饰，二是首先引入中间体，然后在中间体的活性位点上进一步修饰天然高分子材料，进而提高磁性纳米材料与天然生物高分子材料的接枝率，提高复合材料的性能。
常用于对磁性纳米颗粒表面改性的主要的合成高分子材料有：聚乙烯醇、聚丙烯胺、多肽聚合物、聚苯乙烯、和聚乙二醇等。
通过合成高分子材料改性后的磁性纳米颗粒表面会存在较多的活性基团，对重金属离子的去除率会明显提高，而且具有一定地选择性。
Wang [4]等利用具螯合能力的氰基胍对天然高分子材料壳聚糖进行表面修饰，使用包埋法将改性后的壳聚糖包覆在磁性0 引言随着社会经济日益发展，环境污染成为重要关注对象。
纳米技术在污水处理中的使用方法
纳米技术在污水处理中的使用方法纳米技术是一种应用范围广泛的前沿技术，已被广泛应用于各个领域，包括环境保护。
在污水处理领域，纳米技术具有很大的潜力。
利用纳米技术可以提高污水处理的效率，降低处理成本，并有效地去除水中的有害物质。
纳米材料是其广泛应用的基础。
纳米颗粒的特殊性质，如较大的比表面积、高度可调控性和优异的活性等，使其成为污水处理领域的理想选择。
以下是纳米技术在污水处理中的几种典型使用方法：1. 纳米材料吸附剂：纳米颗粒具有较大的比表面积，因此可以作为吸附剂去除污水中的有害物质。
例如，纳米颗粒可以有效去除重金属离子、有机物、色素和废水中的微生物等。
纳米颗粒还可以通过表面修饰来增强其吸附性能，提高对目标污染物的选择性吸附。
2. 纳米材料催化剂：利用纳米材料的催化活性，可以加速污水中有害物质的氧化分解过程。
纳米金属氧化物、纳米复合材料和纳米光催化剂等都是常用的纳米催化剂。
这些纳米催化剂可以通过吸附有害物质，并通过催化反应将其分解为无害的物质。
3. 纳米过滤器：纳米膜技术是一种常见的纳米过滤器应用。
通过选择性通透性，纳米过滤器可以去除污水中的微小颗粒、胶体和微生物等。
纳米膜可以根据污水中目标物质的大小和形态进行设计，以实现高效的物质分离和污水过滤。
4. 纳米材料电解技术：利用纳米材料的导电性，可以将其应用于电解过程以提高污水处理效率。
纳米电极材料具有较高的比表面积和活性，可以促进氧化还原反应的进行。
这种电解技术可以被用于除去难以去除的有机污染物、重金属和微生物等。
5. 纳米材料的萃取方法：纳米材料还可以通过吸附和粘附等方式用于污水处理中的物质萃取。
例如，纳米纤维素除去污水中的重金属离子，以及纳米磁性材料用于去除污水中的石油类物质等。
值得注意的是，尽管纳米技术在污水处理中具有许多潜在的应用前景，但其应用也面临一些挑战和风险。
例如，纳米材料的制备和处理过程可能会产生环境污染物，可能带来对生态环境的风险。
磁性纳米材料在废水处理中的应用
磁性纳米材料在废水处理中的应用如今，随着城市化的进程不断加快，废水处理成为人们关注的焦点。
传统的废水处理工艺往往效率低、成本高，无法完全满足现代社会对清洁水资源的需求。
而磁性纳米材料的出现，为废水处理带来了新的希望。
磁性纳米材料，顾名思义，是一种具有磁性的纳米级材料。
这种材料在废水处理中具有独特的优势。
首先，由于其微小的颗粒尺寸，磁性纳米材料具有很大的比表面积，能够更充分地接触和吸附废水中的有害物质。
其次，磁性纳米材料具有较强的磁性，可以通过外加磁场的作用进行回收和再利用，大大提高了废水处理的效率和可持续性。
在实际应用中，磁性纳米材料可以用于废水中重金属离子的去除。
重金属离子是废水中最常见的污染物之一，对人体健康和环境造成严重危害。
传统的废水处理方法如沉淀法、离子交换等效率低下，而利用磁性纳米材料吸附重金属离子则可以在较短的时间内达到良好的去除效果。
磁性纳米材料吸附重金属离子的机理主要是通过静电相互作用、络合作用等方式，使重金属离子被牢固地吸附在材料表面。
除了重金属离子的去除，磁性纳米材料还可用于废水中有机污染物的处理。
有机污染物是一类难以降解的有毒有害物质，常常给废水处理带来难题。
磁性纳米材料在处理有机污染物时，往往需要将其表面进行功能化改性，以增加其对有机物质的亲和力和选择性吸附性。
经过改性的磁性纳米材料可以高效地吸附有机污染物，并通过外加磁场的作用实现快速分离和回收，使废水处理过程更加高效、节能。
此外，磁性纳米材料还可以应用于废水中微生物的去除。
微生物是废水中的另一类重要污染源，传统的消毒和灭菌方法常常无法完全清除水中的微生物。
利用磁性纳米材料制备的抗菌纳米复合材料，可以通过其表面的抗菌活性物质，快速地对水中的微生物进行杀灭和去除，避免细菌病毒对环境和人体的威胁。
总的来说，磁性纳米材料在废水处理中的应用前景广阔。
通过不断的研发和创新，可以将磁性纳米材料应用于更广泛的废水处理领域，为改善环境质量和保护人类健康作出更大的贡献。
碳材料对重金属离子的吸附性实验
碳材料对重金属的吸附及gamma射线辐照还原一：碳材料的选择活性炭；活性炭纤维；碳纳米管；磁性多孔碳材料；氧化石墨烯①。
材料的选择主要考虑材料的吸附容量和吸附速度，还需要考虑材料的机械强度，选择性跟抗干扰性。
然后再对材料进行一系列的预处理。
常用的处理方法：1 化学试剂处理2 辐射照射处理3 共聚接枝比如具有吸附能力碳纳米管（CNTs）的预处理，就是选用一定浓度的过氧化氢，次氯酸钠，硝酸，高锰酸钾溶液。
吸附能力增强的几个原因。
二：材料的吸附材料的吸附性实验，即是一种探究性优化实验。
资料中一般用材料吸附一些生活生产中常见的重金属污染物。
如：镉离子，铜离子，铅离子，铬离子等等。
随即研究这种材料在不同时间，不同的pH，不同的吸附剂用量。
依此得出这种材料最佳的吸附条件。
最后绘制等温吸附曲线。
用朗缪尔，弗罗因德等温吸附方程式拟合。
继而进一步分析这种材料的吸附机理。
三：gamma射线的辐照还原辐照还原的实质就是对已经吸附的重金属离子进行解析。
使这种吸附材料能够重复利用。
附录：①：其吸附机理可大致分为三大类：10 不发生化学反应，由分子间的相互引力产生吸附力即物理吸附。
20 发生化学反应，通过化学键力引起的化学吸附。
30 由于静电引力使重金属离子聚集到吸附剂表面的带电点上，置换出吸附剂原有的离子的交换吸附。
活性炭对金属离子的吸附机理是金属离子在活性炭表面的离子交换吸附，同时还有金属离子同其表面含氧基团之间的化学吸附以及金属离子在其表面沉积而产生的物理吸附。
两个常用的等温式：langmuir，freundlich斜对角线原则材料的吸附容量和吸附速度，还需要考虑材料的机械强度，选择性跟抗干扰性。
孔径跟比表面积。
材料对金属离子吸附效果的依赖性。
酸处理跟碱处理酸处理会增加含氧官能团，酸性官能团，从而提高亲水性跟离子交换性能碱处理会增加微孔数目。
典型制备方法：将ACF GAC反复用蒸馏水冲洗至溶液的pH不变，再于80℃干燥过夜。
浅谈纳米材料在水处理领域的应用研究进展
文章编号：2095－6835（2021）21－0155－04浅谈纳米材料在水处理领域的应用研究进展刘喜1，肖劲光2，陈伟1（1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙410014；2.中电建环保科技有限公司，湖南长沙410014）摘要：全球经济高速发展和水资源日益匮乏亟需更为高效、经济和安全的水处理技术。
纳米材料具有比表面积大、反应活性高和吸附能力强等特点，在许多领域都具有重要的应用价值。
近年来的诸多研究展示了纳米材料在水处理领域具有极大的应用潜力。
综述了纳米材料在水处理领域的关键技术，包括纳米吸附材料、纳米催化剂、纳米膜应用于水处理的应用研究进展、存在的问题以及改进措施，并指明了今后的重点研究方向。
关键词：纳米材料；水处理；吸附；纳米膜中图分类号：TB383.1；X703文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.21.067纳米材料是指三维微观结构中至少有一维处于纳米尺度（1～100nm）的材料。
纳米材料因其特殊结构而具有比表面积大、反应活性高和吸附能力强的特点，并在建筑材料、生物、医药、能源等诸多方面有重要应用价值。
随着纳米材料制备技术的迅速发展和完善，纳米材料及技术正不断地渗透到各个科学领域，给众多科学技术领域带来了革命性的变化。
其中，水处理是纳米材料和技术最有前途的应用领域之一。
根据纳米材料在水处理领域的应用可分为三大类别：纳米吸附剂、纳米催化剂和纳米膜。
1纳米吸附材料近年来，在纳米吸附技术方面，研究者们进行了广泛的研究，发表了大量有效的研究成果。
纳米吸附剂的主要类别包括金属纳米粒子、碳纳米材料、金属氧化物纳米粒子、硅纳米材料、纳米粘土、纳米纤维和气凝胶。
其中，碳纳米管和金属氧化物是去除水溶液中重金属最常用的纳米颗粒。
纳米吸附剂对废水中重金属的吸附受温度、pH值、吸附剂用量、接触时间等因素的影响时间。
SRIVASTA V A等[1]报道，pH值对废水中重金属的吸附起着至关重要的作用。
纳米吸附材料在新兴污染物治理中的研究进展
纳米吸附材料在新兴污染物治理中的研究进展马武生;张睿;蒋建国;程爱民【摘要】纳米吸附材料已成为最富有生命力的新型材料,并在新兴污染物治理与分析检测技术中扮演着重要的角色.研究者开展了碳纳米管、石墨烯、二氧化钛纳米管等吸附材料的研制、表征、吸附和脱附的特性及机理的研究,并将之应用于环境新兴污染物的治理中.根据目前碳纳米材料在水体中新兴污染物吸附的应用现状,指出仍存在吸附机理研究不足、纳米材料难分离和易流失、价格昂贵等问题.制备高质量的廉价纳米材料,开发专一、化学稳定的高效吸附-降解复合材料是今后研究的一个重要方向.【期刊名称】《工业用水与废水》【年(卷),期】2016(047)002【总页数】7页(P5-10,26)【关键词】新兴污染物;吸附材料;持久性有机污染物;药物和个人防护品;内分泌干扰物;碳纳米管;石墨烯【作者】马武生;张睿;蒋建国;程爱民【作者单位】扬州职业大学生物与化工工程学院,江苏扬州225009;江南大学环境与土木工程学院环境生物技术研究室,江苏无锡214122;扬州职业大学生物与化工工程学院,江苏扬州225009;扬州职业大学生物与化工工程学院,江苏扬州225009;扬州职业大学生物与化工工程学院,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】X703.1目前化学品数量已达七千多万种，并且还以每年数百万种的速度不断增加，在其生命周期中，这些化学品可以通过排水、填埋、焚烧等多种途径进入环境，尤其是水体环境。
人们也不断发现这些进入环境中的部分化学品在通常条件下有毒、有害或难以降解，会对环境产生持久的危害，如季铵化合物（QACs）［1］、药物［2］、雌激素［3］、全氟化合物（PFCs）［4］、邻苯二甲酸酯（PAEs）［5］等。
以上在环境中新发现的、或者虽然早前已经认识但新近引起关注、且对人体健康及生态环境具有风险的污染物都属于新兴污染物（Emerging contaminants），包括持久性有机污染物（POPs）、药品和个人护理品（PPCPs）、环境内分泌干扰物（EDCs）等。
重金属废水处理中的吸附材料与工艺优化
重金属废水处理中的吸附材料与工艺优化随着工业化进程的加快，重金属废水的处理成为了一个全球性的环境问题。
重金属废水中的铅、镉、汞等有毒有害物质对环境和人体健康构成了严重威胁。
因此，寻找高效的吸附材料和优化废水处理工艺显得尤为重要。
本文将围绕重金属废水处理中的吸附材料与工艺优化展开讨论。
一、吸附材料的选择与应用重金属废水处理中的吸附材料种类繁多，常用的有活性炭、陶瓷、氧化铁等。
这些吸附材料具有较大的比表面积和丰富的孔结构，能够有效地吸附重金属离子。
1. 活性炭活性炭是一种具有很强吸附性能的材料，其孔径分布范围广，表面活性高。
通过物理吸附和化学吸附作用，活性炭能够将重金属离子吸附在其表面，并实现废水中重金属的去除。
2. 陶瓷陶瓷是一种稳定性较高的吸附材料，具有较大的比表面积和孔结构，能够有效吸附重金属离子。
此外，陶瓷还具有耐高温、耐酸碱等特点，在废水处理中有着广泛的应用。
3. 氧化铁氧化铁是一种常用的吸附材料，具有很强的吸附能力。
研究表明，氧化铁能够与废水中的重金属形成沉淀物，从而将重金属离子彻底去除。
二、吸附工艺的优化除了选择合适的吸附材料外，优化吸附工艺也是重金属废水处理中的关键环节。
下面将从吸附剂用量、吸附时间和吸附pH值等方面进行探讨。
1. 吸附剂用量吸附剂用量是影响吸附效果的重要因素之一。
适当增加吸附剂的用量可以提高重金属离子的去除率，但过量使用吸附剂又会导致成本增加。
因此，需要根据实际情况选择合适的吸附剂用量。
2. 吸附时间吸附时间直接影响到废水处理的效率。
较短的吸附时间可能无法充分吸附重金属离子，而过长的吸附时间则会导致处理周期延长。
因此，在实际操作中应选择适当的吸附时间，以提高处理效果。
3. 吸附pH值吸附pH值是指废水处理过程中的酸碱性条件。
不同的重金属离子在不同的pH值下吸附效果有所差异。
因此，根据废水中重金属离子的性质和废水处理要求，选择合适的吸附pH值是非常重要的。
三、吸附材料与工艺的改进与创新随着科技的发展和人们对环境保护的重视，新型吸附材料和工艺不断涌现。
几种新型吸附剂的设计、制备及其对水中抗生素污染物的吸附性能研究
几种新型吸附剂的设计、制备及其对水中抗生素污染物的吸附性能研究一、本文概述随着人类社会的快速发展，大量抗生素被广泛应用于医疗、畜牧和水产养殖等领域。
然而，抗生素的滥用和不当排放导致了严重的水体污染问题，对人类健康和生态环境造成了巨大的威胁。
因此，开发高效、环保的抗生素去除技术成为了当前研究的热点。
吸附法作为一种经济、实用的废水处理技术，被广泛应用于各种污染物的去除。
本文旨在设计并制备几种新型吸附剂，并研究其对水中抗生素污染物的吸附性能，以期为抗生素废水的治理提供新的解决方案。
本文将综述抗生素污染的现状、危害及现有的处理技术，分析吸附法在抗生素废水处理中的优势和挑战。
在此基础上，提出几种新型吸附剂的设计思路，包括材料的选择、结构的优化以及改性方法等。
接着，本文将详细介绍新型吸附剂的制备过程，包括原料的选择、制备工艺的优化以及吸附剂的表征等。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、射线衍射（RD）等手段对吸附剂的形貌、结构和性质进行表征，为后续吸附性能的研究奠定基础。
然后，本文将通过批量吸附实验，研究新型吸附剂对水中抗生素污染物的吸附性能。
考察吸附时间、温度、pH值、抗生素浓度等因素对吸附效果的影响，并通过吸附动力学、吸附热力学等模型对吸附过程进行解析。
通过对比实验，评估新型吸附剂与其他吸附剂在抗生素去除方面的优劣。
本文将总结新型吸附剂在抗生素废水处理中的应用前景，提出改进意见和建议，为未来的研究提供参考。
本文的研究结果将为抗生素废水的治理提供新的思路和方法，有助于推动水体环境保护和可持续发展。
二、文献综述近年来，随着畜牧养殖和水产养殖业的快速发展，以及医疗和制药行业的进步，大量抗生素被广泛应用，导致水环境中抗生素污染问题日益严重。
抗生素的残留不仅可能对生态环境造成长期负面影响，还可能通过食物链威胁人类健康。
因此，寻找高效、环保的抗生素去除方法已成为当前研究的热点。
吸附法作为一种操作简便、成本低廉的水处理技术，在抗生素去除方面展现出巨大的潜力。
磁性复合纳米材料研究进展
有前驱物 的盐溶液 中制 备纳米材 料 。Ｃ ｒａ Ｆｏｅ 。等通 ｏ ｒｌ ｌｒｓ 一
过 共 沉 淀 法 制 备 了 Ｎｊ ， Ｆ ｅ 磁 性 纳 米 颗 粒 ， 研 究 Ｚ ｅ 并 了锌 的掺 杂 量 对 颗 粒 磁 性 的影 响 。 沉 淀 法 已 经 合 成 的物 质
一
１ 磁 性 复 合 纳 米 材 料 的 制 备
磁 性 复 合 纳 米 材 料 是 由磁 性 核 和 修 饰 功 能 层 组 成 。磁
性 核 一 般 为 金 属 及 其 合 金 （ ｅＣ ， ， ｅ ， ｅ ｏ等 ） 铁 Ｆ ， ｏ ＮｉＦ ＮｉＦ Ｃ 和
剂 ， Ｈ４・ （ （ ０ ） 还 原 剂 水 热 合 成 Ｆ 。 ）纳 米 颗 粒 Ｎｚ Ｈ２） ５ 为 ｅ （
学性能 ｌ 。磁性纳米材料 由于其在 高密 度信息 存储 ， 】 Ｊ 分离 ，
催 化 ， 向 药 物输 送 和 医 学 检 测 等 方 面 有 着 广 泛 的 应 用 ， 靶 已 经 受 到 了广 泛 关 注 。磁 性 复 合 纳 米 材 料 是 以 磁 性 纳 米 材 料
１ ２溶 胶 一 凝 胶 法 ．
氧化而形成一薄层 Ｆ ３ 得到粒径小于 １ ｍ 的磁性核壳 ｅ０ ， ０ｎ 型 Ｆ／ ｅ０ 。这种方法 的缺点是 ： ｅＦ 。 ４ 只能合成金 属单质 或者 金属氧化物且反应物温度高 。 目前用 这种方法 已经 制备 出
了许 多分 散 性 好 ， 寸 在 １ ｍ 左 右 的 （ 图 ｌ 示 ） 性 颗 尺 ０ｎ 如 所 磁 粒 如 ：ｅ０ ｌ ＿ Ｆ ３ ４１和 一 Ｆ ２ ３ 等 。 ６ ｅ（ ） 综 上 所 述 ， 淀 法 产 物 形 貌 不 好 控 制 ， 作 简 单 适 于 工 沉 操 业 生产 ， 可通 过 快 速 加 入 沉 淀 剂 使 制 得 的 晶粒 较 细 ； 胶 一 溶 凝胶 法 操 作 相 对 较 麻 烦 但 产 物 纯 度 高 ， 通 过 控 制 溶 剂 的 可 ｐ 值 ， 化时间， Ｈ 陈 煅烧 温度 ， 温 时 间 等来 对 产 物 的 颗 粒 尺 保
生物炭复合材料对水中污染物吸附的应用进展
生物炭复合材料对水中污染物吸附的应用进展随着工业化和城市化进程的加快，水资源污染已经成为世界上极为严重的环境问题之一。
水中的污染物质包括重金属、有机物、营养盐以及微生物等，这些污染物对人类健康和生态环境造成了严重的威胁。
研究人员一直在寻求高效、经济、环保的水处理技术，以净化水质，保护水资源。
在这个背景下，生物炭复合材料因其良好的吸附性能而备受重视，成为当前研究的热点之一。
生物炭指的是一种碳质材料，其主要来源于植物残渣、农作物秸秆以及城市固体废弃物等，通过高温裂解或热解制得。
生物炭具有多孔结构、大比表面积和丰富的功能团，这使其具有优良的吸附性能。
而生物炭复合材料是将生物炭与其他材料（如纳米材料、聚合物等）进行复合而成的材料，通过合理的匹配以及处理方法，可以提高生物炭材料的吸附性能，扩大其应用范围和提高其经济性。
生物炭复合材料被广泛应用于水处理领域，已经取得了一系列的成果和进展。
生物炭复合材料对水中污染物的吸附主要包括两个方面：一是对有机物的吸附，二是对无机物的吸附。
有机物主要包括废水中的各类有机污染物，如苯系物、酚类物质、染料、农药等，而无机物主要包括重金属离子、营养盐、微生物等。
下面将分别对生物炭复合材料对有机物和无机物的吸附进行介绍。
首先是生物炭复合材料对有机物的吸附。
有机物的吸附是生物炭复合材料在水处理中的主要应用方向之一。
生物炭通过其丰富的孔隙结构和官能团，可以有效吸附水中的有机物，从而达到净化水质的目的。
而生物炭复合材料的应用主要是通过增加其表面活性，提高其吸附性能。
将生物炭与聚合物材料进行复合，可以增加材料的亲水性，从而提高对水中有机物的吸附能力。
生物炭还可以与纳米材料进行复合，通过增加材料的比表面积，增强其吸附性能。
研究表明，生物炭复合材料对水中有机物的吸附效果明显优于传统的吸附剂，具有较高的吸附容量和速率。
生物炭复合材料在废水处理中有着广阔的应用前景。
生物炭复合材料对水中污染物的吸附具有较好的应用前景和发展潜力。
废水中重金属离子吸附材料的研究进展
第 50 卷 第 3 期2021 年 3月Vol.50 No.3Mar.2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry废水中重金属离子吸附材料的研究进展刘海龙1，郭存彪2，何璐红1，赵 扬1（1.河南应用技术职业学院化学工程学院，河南 郑州 450000；2.河南心连心化学工业集团股份有限公司，河南 新乡 453000）摘 要：自然界中的重金属离子会在生物体中富集和迁移，不会被降解，对人体和环境构成了严重危害。
因操作方便、选择性高等优点，吸附法处理重金属离子的应用非常广泛，吸附材料是目前的研究热点。
本文综述了天然高分子吸附材料、多孔吸附材料、生物吸附材料等新型吸附材料的研究进展，对其发展前景和研究方向做了展望。
关键词：重金属离子；吸附材料；废水中图分类号：X 703.1 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2021)03-0051-04基金项目：河南省软科学研究项目 (202400410196)；2019年河南省教科规划一般课题 (2019-JKGHYB-0431，2018B-KJ-06，2020-KJ-25)作者简介：刘海龙（1988-），男，汉族，河南周口人，硕士研究生，讲师，研究方向为功能复合材料，化工装备开发。
E -mail:**************************收稿日期：2020-12-15随着工业的迅猛发展，重金属废水的排放量越来越大。
重金属离子不能被降解，会在生物体内不断富集、转移，对人类和环境构成危害，因此处理和回收重金属离子对于人类生存和环境保护的意义重大[1]。
吸附法通过吸附剂的离子交换、静电作用和表面络合，对废水中的重金属离子进行吸附，达到去除的目的[2]，其优点在于去除效率高、经济性能好、设计与操作灵活[3]，因此吸附法是目前应用最广泛的重金属离子处理技术之一。
1 天然高分子吸附材料1.1 纤维素自然界中的纤维素含量丰富，价格低廉，具有无毒、无污染、可降解等优点。
纳米材料在吸附剂中的研究进展及应用
纳米材料在吸附剂中的研究进展及应用摘要：本文研究了纳米材料被作为吸附剂在分离和富集中的研究进展及引用。
纳米材料主要包括金属、金属氧化物、富勒烯、碳纳米管等。
关键词：纳米材料；水处理；吸附剂Research Progress and Application in Nanomaterials for Adsorbents Abstract ：The research progress and applicaton of nancmaterials as adsorbents for separating and enriching in water pollution have been studied. Nanomaterials include metal,metal oxide,fullerene, carbon nanotubes and so on.Key words ：nanomaterials ; water treatment ; adsorbents一、引言我国水资源的特点是总量大，人均量少。
水资源的不足，加上地表水、浅层地下水的污染又减少了可供利用水资源的数量，形成了所谓的污染性缺水，造成了水荒。
水污染对人体健康及工农业生产的持续发展带来了很大的危害。
水在循环过程中，沿途挟带的各种有害物质，可通过水的稀释、扩散降低含量而实现无害化，这是水的自净作用。
但也可能由于水的流动交换而迁移，造成其他地区或更大范围的污染。
那么，我们需要对污水进行预处理才能将其排放到环境中去。
在各种环境污染处理技术中，吸附法是广泛应用的方法。
常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、纤维、天然蒙托土、煤渣以及混凝剂等。
纳米材料是一种有着巨大应用前景的吸附材料。
纳米科学技术是20世纪80 年代末崛起并迅速发展起来的新科技。
纳米材料指尺寸大小为1~100nm 的物质材料，与普通的块体材料相比，纳米材料具有较大的比表面和较多的表面原子，因而显示出较强的吸附特性。
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第33卷第2期2016年6月上海第二工业大学学报JOURNAL OF SHANGHAI POLYTECHNIC UNIVERSITYV ol.33No.2Jun.2016文章编号:1001-4543(2016)02-0081-07磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展郭占虎1,闫星如1,关杰2(1.田纳西大学诺克斯维尔分校化学与生物分子工程系,美国田纳西州37996;2.上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209)摘要:快速工业化导致排放的污水含有越来越多的重金属(铬,镉,汞,钽,铅,和砷)。
其中,Cr(VI)是一种常见的水污染物,具有很强的毒性和移动性。
因此,迫切需要寻求经济、有效和可持续使用的处理Cr(VI)的方法。
磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增强重金属去除效率,同时材料的磁性有利于回收纳米材料。
然而,用MCNCs去除污水中重金属的相关技术至今很少有人研究,文中介绍了MCNCs 去除重金属的基本原理,并以两种不同的MCNCs为例,介绍了相关研究的最新进展。
关键词:磁性;纳米复合材料;污水;重金属中图分类号:TB383文献标志码:A0引言随着现代工业的快速发展,地表水的环境问题已经成为国际热点话题。
现代工业排放的污水中所含重金属越来越多,比如铬,镉,汞,钽,铅和砷[1]。
其中,Cr(VI)是一种常见的剧毒污染物,由于其在水溶液中具有较大溶解性,所以具有很强的移动性,对环境和人类生存的影响巨大[2]。
美国环境保护局规定,铬离子在饮用水中的最大限额为100µg/L[3]。
世界卫生组织要求饮用水中铬离子含量最高为50µg/L[3]。
目前开发的、用以解决重金属问题的技术,包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换法和反渗透法[4-8]。
但是,这些方法均存在较为明显的缺陷:氰化法在使用过程中可产生剧毒中间体及其他有机氯化合物,将引起二次污染,导致更多的环境问题;化学沉淀法虽较为简单,但会有大量的沉淀污泥产生,处理低浓度重金属和后续污泥均需增加投入,成本较高[9];离子交换法对于处理含有离子和非离子性的杂质有限制,且操作成本高;反渗透法虽可以有效地降低金属离子浓度,但pH范围和操作成本都限制了其应用。
近期研究发现,采用吸附法具有明显优势,其成本较低并且高效[10-11]。
相比于沉淀法和电化学法,污水中重金属浓度较低时,吸附法可以比较有效地将其除去。
常用的吸附剂有矿物黏土、生物吸附剂和金属氧化物,然而由于表面疏水性和对金属离子结合力较弱,这些吸附剂的去重金属能力并不理想。
近年来,有学者报道碳材料,如活性炭、石墨烯和碳纳米管,具有较好的去重金属离子的能力[12-14],但是这类材料具有低效且不易分离的明显缺陷。
活性炭具有较高比表面积,是净化污水吸附剂中的一种,但是当污染物质量分数低至10−9时,活性炭无法再减少污染物的浓度[15-16]。
同时,是否易于分离也是吸附剂应用的重要指标。
分离碳材料一般采用离心分离法,它要求较高转速,导致应用成本增加。
本课题组的研究工作发现,磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增大重金属的去除效率,同时所具有的磁性有利于回收纳米材料。
本文将通过两个相关的研究实例介绍MCNCs 去除污水中重金属的基本原理、性能表征及研究展望。
以期有助于人们对MCNCs去除污水中重金属应用的理解和认识。
收稿日期:2016-03-07通信作者:郭占虎(1973–),男,山西运城人,副教授,博士,主要研究方向为多功能复合材料。
电子邮箱nanomaterials2000@。
基金项目:上海高校特聘教授(东方学者)岗位计划(No.1410000195)、美国自然科学基金(CMMI13-14486)资助82上海第二工业大学学报2016年第33卷1MCNCs 的制备及去除Cr (VI)的基本原理MCNCs 由于其优异的除重金属能力和易于分离的特性,已经越来越受到学界的重视。
制备磁性碳纳米复合材料一般是在碳材料制备过程中引入磁性金属盐(如Fe 等),从而赋予其优异的磁性,还有助于吸附完成之后快速分离[17-18]。
吸附方法可分为物理吸附和化学吸附,本文将用两个实例分别说明。
磁性石墨烯纳米材料通过热分解法一次性制备[19]。
将石墨烯溶于二甲基甲酰胺溶液中在室温下超声30min,然后将Fe(CO)5加入上述溶液中。
混合后的溶液加热至153◦C,并回流4h 。
最后用磁铁收集固体,剩余液体为透明状,说明Fe(CO)5已完全分解。
收集的固体在真空烘箱里干燥24h,然后在氢气/氩气下于500◦C 退火2h 。
图1所示为磁性石墨烯纳米复合材料(Magnetic Graphene Nanocomposites,MGNCs)合成示意图。
在合成过程中,原材料铁转变为铁纳米颗粒附着在石墨烯上。
由于溶液中存在剩余氧气,部分铁颗粒被氧化。
同时,分散在溶液中的十二烷基苯磺酸钠包裹在纳米颗粒表面。
退火处理后,有机物(包括苯和烷基)被去除,留下硫和氧。
在石墨烯和颗粒表面发现有少量的硅,这是由于制备石墨烯的原材料不纯导致的;然而这有利于外壳保护铁核在1mol/L HCl 中的性能。
图2为石墨烯和MGNCs 去除Cr(VI)的基本原理示意图。
获得的双核壳结构的磁性颗粒修饰的石墨烯相比纯石墨烯有较高效的Cr(VI)去除性能,其原因为MGNCs 有较高的表面积,增加了吸附的活性面积。
因此,其可以在5min 内完全去除溶液中的Cr(VI)[19]。
153 °C(a)(b)(c)(d)SDBS Graphene Oxygen Fe@Fe 2O 3 NPs 2O 3@Si SiSFe nanoparticles Fe(CO)5500 °C H 2/Ar (2 h)Core@shellCore@double-shellS O NPsO compound图1MGNCs 合成示意图[19]Fig.1Schematic illustration of the formation of the MGNCs[19]Graphenenanocomposites图2石墨烯和MGNCs 去除Cr (VI)的机理[19]Fig.2Schematic adsorption mechanisms on graphene andMGNCs [19]另一种材料为磁性介孔碳纳米纤维素复合材料,其制备为煅烧过程[11]。
Fe(NO 3)3·9H 2O 和纤维素溶于乙醇中,室温下机械搅拌2h 。
然后放于50◦C 热水浴中将乙醇挥发。
剩余固体置于烘箱内干燥。
最后,在氮气环境中将固体加热到800◦C 后降回室温,样品名记为MC-N 。
同样的步骤可制备Fe 3O 4纳米复合材料,记为MC-O 。
此类材料在酸、中性溶液中去除Cr (VI)的基本原理如图3。
材料表面的铁颗粒可与溶液中Cr (VI)反应生成无毒的Cr (III),从而提高吸附剂的Cr (VI)去除能力。
基本反应方程式如下:Cr 2O 2−7+Fe+H 2O →2Cr3++2Fe 3++14OH −(1)2Cr 3++6OH −→2Cr(OH)3(s),或2Cr 3++6OH −→2CrOOH (s)+2H 2O (2)2Fe 3++6OH −→2Fe(OH)3(s),或2Fe 3++6OH −→2FeOOH (s)+2H 2O (3)在酸性溶液中反应方程式如下:Fe +H +→Fe 2++R(e −aq 和/或H ·)(4)Cr(VI)+R →Cr(III)(5)Cr(VI)+Fe 2+→Cr(III)+Fe 3+(6)H ·→H 2(7)第2期郭占虎,闫星如,关杰:磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展83H 图3磁性碳材料去除Cr (VI)的机理[11]Fig.3Cr (VI)removal mechanism for the magnetic carbons [11]以上反应式中,R 代表Cr (VI)减少的实际还原剂。
在酸性溶液中,零价铁迅速与质子反应生成还原性的中间产物,然后Cr (VI)与中间产物反应生成Cr (III)。
同时,中间产物被完全反应生成H 2。
最后,通过静电吸引Cr (III)被吸附在磁性碳表面。
2磁性纳米颗粒除铬性能的表征2.1石墨烯和磁性石墨烯纳米材料图4显示了MGNCs 的室温磁滞回线,曲线和底部插图显示了其在酸性溶液中的分散和磁性分离状况。
MGNCs 的饱和磁化强度(M s )为9.5emu/g,对应的磁性纳米颗粒的饱和磁化强度为96.3emu/g,低于铁块的饱和磁化强度(222emu/g)[20],这是由于铁核心周围有大量的氧化原子。
双核壳结构的纳米M r =1.36 emu/g496 Oe1.51.00.51050−5−10−600−20000−1000010000200000M a g n e tMagnetic field/Oe−400−200MGNCsM a g n e t i z a t i o n /(e m u ·g −1)(a)(b)图4MGNCs 的室温磁滞回线[19]Fig.4Room temperature hysteresis loop of the MGNCs [19]颗粒的矫顽磁力为496Oe (1Oe=103/4πA/M),高于纯铁纳米颗粒(矫顽磁力为5.0Oe)。
表明室温下纳米颗粒修饰石墨烯后使其具有了更强的磁性。
观察到的高矫顽磁力是因为增加的间距产生的减弱的粒子间偶极相互作用,以及在铁磁核和反铁磁性氧化铁壳之间的界面交换耦合作用[21]。
另外,剩余磁化强度(M r )为1.36emu/g 。
磁性石墨烯纳米复合材料溶于1mol/L HCl 中无气泡产生,说明外壳能够有效地保护铁核不被氧化。
铁矿物已被证明是可以有效去除污水中有毒物质的吸附剂[22]。
将纯石墨烯和MGNCs 进行比较研究。
图5(a)和(b)为含有1mg/L 的Cr (VI)溶液分别经纯石墨烯和MGNCs 处理5min 之后的结果。
Cr (VI)在溶液中含量通过比色的方法定量,Cr (VI)在540nm 显示紫外特征吸收峰,较高浓度的Cr (VI)溶液因此也有较高强度的紫外吸收峰。
含有1mg/L Cr (VI)的溶液的最高吸收峰值为1.04,这条曲线在减去含有去离子水、磷酸和二苯氨基脲相同体积的碱性溶液在540nm 的吸收峰(峰值为0.12)后可作为标准曲线。
峰的强度随着吸附剂浓度的增加逐渐减小,表明溶液中Cr (VI)的含量减小。