纳米金属氧化物去除水体重金属的研究进展

水 是人类 赖 以生存 的三 大 生 命 要 素 之 一 。 目前 ， 全世 界 范 围内缺水 现 象非 常严 重 ， 我 国更 是一 个 严 重 干旱 缺水 的 国 家 。我 国 淡 水 资 源 总 量 为 ２ ． ８× ｌ Ｏ ¨
１ ２ １ ． 。
，
１ ． １ 纳米铁 氧化 物
铁在 自然界 中分 布 广 泛 ， 是 地 壳 中含量 较 高 的金 属 元素之 一 。 由于成本 低 、 无二 次 污染 ， 所 制备 的纳米 铁 氧化 物可 直接 用于 水体 重金 属污 染 的原位处理 。常
亿 与 生 物 互 程 ２ ０ １ ４ ， Ｖ ｏ １ ． ３ １ Ｎ ｏ ． ０ ３
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ
日
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ －５ ４ ２ ５ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ０ ２
纳 米 金属 氧 化 物 去 除水体 重 金 属 的研 究进 展
张 婵， 徐 宏英 （ 太原科 技 大 学环境 与安 全学 院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ） 摘 要： 简要介绍了用于吸附水体重金属的几种纳米金属氧化物， 包括： 纳米铁氧化物、 纳米锰氧化物、 纳米铝氧化
物、 纳米钛氧化物 、 纳 米锌 氧 化 物 、 纳米 镁 氧 化 物 、 纳 米 铈 氧 化 物 以及 纳 米 金 属 氧 化 物 复 合 材 料 ， 讨 论 了各 种 纳 米 金 属 氧 化 物 处理 水 体 重 金 属 的优 缺 点 ， 并 展 望 了其 应 用 前 景 。 关键词 ： 重 金属 ； 吸附ｉ 纳米金属氧化物 ； 纳 米 金属 氧 化 物 复 合 材 料 中 图分 类号 ： Ｘ ７ ０ ３ ． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ —５ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ —０ ｏ Ｏ ５ 一Ｏ ４
属 氧化物 有 ： 纳 米铁 氧 化 物 、 纳米 锰 氧 化 物 、 纳 米 铝 氧
成翠 兰等 ［ ８ 采用 化 学共 沉淀 法合成 了纳米 Ｆ ｅ 。 Ｏ 颗粒， 并考 察 了 其 对 水 中 Ｈｇ 。 的 吸 附 性 能 。透 射 电
镜下 观察 ， 纳米 Ｆ ｅ 。 Ｏ 颗粒 分 散 状 态 良好 ， 其 对 Ｈｇ 。 的 吸附等 温线 符合 Ｆ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ ｌ ｉ ｃ ｈ方 程 。 Ｄ ｚ ｏ ｍｂ ａ ｋ等［ ｇ ］ 采 用 化 学 沉 淀法 合 成 了 平 均 粒 径
铁 氧化物 均能 有效 吸 附水溶 液 中 的 Ｃ ｕ 抖， 吸 附过 程为 自发 过程 ， 吸 附动力 学 符合 准二 级反应 动力 学方程 ， 吸 附 等温线 能 较 好 地 符 合 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ 方 程 。与 纳 米 Ｆ ｅ 。
Ｏ。 的 比表 面 积 （ ２ ４ ． ８ ２ １ Ｔ Ｉ ・ｇ － １ ） 相 比， 纳米 Ｆ ｅ Ｏ０Ｈ
二 次污染 、 吸附材 料可重 复使 用 等优 点 ， 越 来越 受到 人
们 的重 视 。在 众多 的吸 附材 料 （ 如活 性炭 、 纳米 金属 氧 化物 、 壳Fra Baidu bibliotek聚糖 、 腐 殖 酸等 ） 中， 纳米 金属 氧化 物 由于具 有 比表 面 积大 、 吸附 活性强 、 选择 性 高等 优势 成 为处理 水
Ｆ ｅ ＯＯＨ 为针 状 （ 宽 ｌ Ｏ ～１ ５ ｎ ｍ， 长＜５ ０ ０ ｉ ｒ ｍ） ， 纳 米 Ｆ ｅ 。 ０ 为颗 粒状 （ 粒径 ７ ５ ｎ ｍ） 。研 究表 明 ， 这 ２种 纳米
目前 ， 有 效 去 除 水 体重 金属 的 方 法 有 ： 化 学 沉 淀
法［ 、 离 子交 换 法 、 吸 附 法 引、 膜 过 滤 法 、 电化 学 法Ｌ ５ 等 。其 中 ， 吸 附法 因 吸 附效 率 高 、 去 除 能 力强 、 无
具有 更大 的 比表 面积 （ ７ １ ． ４ ９ Ｉ Ｔ Ｉ 。・ ｇ ） ， 使其 对 Ｃ ｕ 抖
的 吸附能力 （ １ ４ ９ ． ２ ５ ｍｇ・ ｇ ） 高 于纳米 Ｆ ｅ ２ Ｏ。 （ ８ ４ ． ４ ６
ｍｇ ・ｇ ） 。
体重 金属 污染 的最有 前景 的材 料 之一 。常 见 的纳米 金
化物 、 纳 米钛 氧化物 、 纳 米锌 氧化 物 、 纳米镁 氧 化物 、 纳 米铈 氧化 物 以及纳 米金 属氧 化物 复合 材料 等 。
作者 在此 讨论 了各 种纳米 金 属 氧化物 处理 水体 重 金属 的优 缺点 ， 展望 了其 应用 前景 。
１ 纳 米 金 属 氧 化 物
见 的用 于去 除水 体重 金 属 的纳 米 铁 氧化 物有 ： Ｆ ｅ 。 Ｏ。 、
占全球 水 资源 的 ６ 。但 人 均 占有 量 仅 为世 界 平
均 水平 的 １ ／ ４ ， 是全球 人 均水 资 源最 贫 乏 的 国家 之 一 。 近年来 ， 随着 工业 的飞 速发展 ， 金 属 冶炼 、 皮 革鞣制 、 造 纸、 采 矿等行业 排 放 了大量 重金 属污 染 的废水 ， 导致 水 体重 金属 污染 越 来越 严 重 。重 金 属 污 染 具 有 易 富集 、 难 降解 、 毒性 大 、 生物 效应 明 显 等 特点 ， 即 使 痕量 也 会 对人 类 与环境 造成 极大 的危 害 。
Ｆ ｅ ＯＯＨ、 Ｆ ｅ 。 Ｏ 、 水 合铁 氧 化物 等［ ６ ］ 。 Ｃ ｈ ｅ ｎ等 ］ 采 用共 沉淀 法 ， 以 ＨＣ １ 与Ｆ ｅ Ｃ １ 。 溶 液反 应合 成 了纳米 Ｆ ｅ ＯＯＨ， 以Ｆ ｅ （ Ｓ Ｏ ） 。 与 Ｎａ ＯＨ 溶 液 反应 合 成 了纳 米 Ｆ ｅ ｚ Ｏ。 。透 射 电镜 下 观 察 ， 纳 米