纳米金属氧化物吸附剂除砷研究进展.pdf
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1、第 卷第 期 年 月应 用 化 工 .收稿日期:修改稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目()中央支持地方高校改革发展计划项目(藏财科教指 号 号)西藏大学人才发展激励计划学科领军人才()作者简介:肖方景()男福建三明人在读硕士师从江桂斌研究员 电话:.通信作者:布多()男(藏族)西藏林芝人教授博士 :.张强英()女四川乐山人副教授博士 :.纳米金属氧化物吸附剂除砷研究进展肖方景陈优华德伟张瑶布多张强英(西藏大学 生态环境学院西藏 拉萨)摘 要:综述了国内外诸多纳米金属氧化物吸附剂在除砷领域的研究现状和进展系统地总结了不同类型纳米金属氧化物的材料组成、物相特性、吸附机制、吸附能力、应用情况等
2、阐述了单一、二元和三元金属氧化物纳米材料在除砷领域的应用 通过不同纳米金属氧化物的比表面积、吸附容量、除砷效率、适用 范围等指标对比评估材料除砷性能优劣并探讨了主要的吸附机理 总结归纳了当前纳米金属氧化物吸附剂除砷技术面临的转化应用难度大、再生性能差等问题并提出了多金属协同、多种机理配合、优化设计专属性等具有一定参考价值的纳米金属氧化物吸附剂未来发展对策和建议关键词:砷纳米金属氧化物吸附机理吸附性能中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.:自然界中的砷主要以无机砷()和()的形式存在砷可通过自然过程和人类活动进入环境介质中如:含砷矿物的水岩相互作用、工业废水排放和化石燃料燃烧等途径 砷的
3、暴露主要是通过食物和饮用水可经皮肤黏膜、呼吸道、消化道进入体内造成砷中毒 年 月来自 个国家的 位科学家在国际癌症研究机构()举行会议重新评估砷的致癌性并确定致癌机制呼吁发展除砷技术开发切实可行的去除水体中砷污染的技术是国内外关注的热点 目前正在寻找不同的技术来去除水环境中的砷高效的除砷技术有膜分离、混凝沉淀、离子交换、生物处理和吸附技术等其中吸附技术具有高效、吸附剂成本低廉、可供选择的吸附剂种类较多、吸附剂能再生等优点当前吸附技术的核心是发展高效的吸附材料在众多的吸附剂中纳米金属吸附剂具有表面原子不饱和度高、丰富的表面功能基团、多样的化学组分以及多变的结构、形貌等特性被广泛应用于水环境中砷的
4、吸附去除 总结了常见的纳米金属氧化物吸附剂除砷的研究进展探索高效的除砷吸附剂为开发砷处理技术提供科学依据并对砷污染去除技术研究中值得关注的发展方向进行了展望应用化工第 卷 单一金属氧化物.氧化锆氧化锆()因其廉价、无毒、强化学稳定性和强抗腐蚀性等优势而被广泛应用在水体除砷纳米 表面含有丰富的羟基高比表面积和强稳定性能与含砷离子发生配体交换对砷的吸附性能强 等合成了新型超大尺寸 纳米片由于具有高比表面积、丰富的羟基数量和较强化学吸附亲和力纳米片能在较宽的 范围内表现出对()高的吸附性能 实验结果表明在 时纳米片对()的最大吸附量达到./纳米片对模拟()废水表现出极快速的处理效果吸附后水体砷浓度达
5、到世界卫生组织规定的标准 等以 纳米粒子为原料在琼脂粉的辅助下制备了多孔、纳米结构的球状 然后在 下热处理去除琼脂网络为合成球状 提供了一种简单、低成本、安全的工艺 微球具有双层孔隙结构极大地增加了其比表面积(约 /)能与水中的含砷形态快速吸附 采用醇热法制备了 纳米颗粒醇热法制备的 纳米颗粒主要为四方相 相纳米颗粒的投加量越多除砷的活性位点也增加同时降低溶液 值和增加接触时间均可提高去除效率 因无毒、稳定性好、耐酸碱表现出优异的性能在水处理实践中具有潜在的应用前景.氧化镁氧化镁()材料具有高比表面积、丰富的羟基基团、大量的活性位点、高效的吸附性能、低成本、绿色无污染等特性被广泛用于除砷吸附剂
6、 等合成了以纳米片为结构单元的多级介孔/大孔 研究表明纳米 对 ()的最大吸附量为./多模态的孔径分布为离子扩散提供了合适的通道有利于污染物进入吸附剂内表面()的吸附机理主要为表面络合和功能机交换(羟基和砷酸根的交换)()对复合污染地下水样品的去除率为.纳米 对废水中砷酸盐具有高效的吸附性能同时对有机砷也具有吸附效果因此 等考察了纳米 对有机砷污染物的去除性能研究表明 纳米颗粒对胂酸具有高的吸附容量(/)远高于大多数已报道的吸附剂 循环再生采用煅烧策略为实现芳香族有机砷废水的处理提供了一种更加环保和经济的方法.氧化铈氧化铈()作为一种经济的稀土材料具有较好的抗酸碱能力由于对水中砷离子具有较强的
7、亲和力 铈基氧化物被用于高效吸附剂去除水体中的砷离子 是一种很有前景的金属氧化物吸附剂 等采用 纳米复合材料功能化后的陶瓷过滤器()去除水中的()通过影响因素考察发现砷初始浓度和 是影响()去除的重要因素 基于吸附实验和吸附剂表征揭示了 去除()的机理主要为离子交换和静电吸附 研究结果能为发展中国家偏远地区使用 作为高效、低成本和安全净水方法提供了有力的依据 等制备了二氧化铈纳米颗粒()的聚集体 通过材料表征分析溶剂在加热 后制备的纳米 聚集体的结晶性最好比表面积最大(./)由于纳米 聚集体的高比表面积带来的高活性对低浓度砷溶液具有较高的除砷效率作为砷吸附的应用具有广阔前景 等采用氧化还原沉淀
8、法制备了埃洛石(.)纳米材料并对()去除性能进行了评价 结果表明优化后的埃洛石纳米材料的比表面积和孔体积分别为././表现出优异的()吸附能力(./)吸附机理包括表面络合物、()的氧化和()的吸附埃洛石纳米材料可作为去除污染水体中()的高效吸附剂.氧化铁氧化铁是除砷的重要吸附剂亚砷酸盐和砷酸盐在铁氧化物的表面具有良好的亲和性此外铁氧化物还具有良好的稳定性、表面反应活性强、价廉易制和便于回收等特点 等通过二水合草酸亚铁和氧化石墨烯的水热反应在不使用还原剂的情况下直接制备了整体式的/石墨烯纳米材料 还原氧化石墨烯形成了相互连接的网络结构石墨烯网络和孔道有利于电子和离子快速的转移传输可作为活性 纳米
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