眾所周知,吸附劑比表面積越大,表面的活性位點越多,吸附性能越好。無機納米粒子具備此特性,但直接將其用于水體修復效果不佳。主要是該類吸附劑顆粒細小,在水體中很容易團聚,通常是將納米粒子負載于其他載體上。
凹凸棒石具有獨特的一維棒晶,是理想的載體材料。將納米粒子負載在凹凸棒石表面,不僅防止了納米粒子的團聚,而且能夠有效降低吸附劑的使用量。
納米零價鐵(nZVI)是近年來發展起來的一種新型水處理材料,具有很強的還原性,能夠非常有效的還原污水中存在的重金屬離子、染料和農藥等污染物。但由于nZVI粒子容易氧化、集聚,抑制了nZVI的反應活性,從而降低其對水中污染物的降解效率。將nZVI負載在凹凸棒石表面不但可以提高其分散性和抗氧化性,而且可以還原或固定重金屬,降解有機物。
Zhang等用凹凸棒石負載nZVI,對Cr(VI)的除效率可以達到90.6%,明顯高于未負載的nZVI(62.9%)。去除過程中Cr(VI)被零價鐵還原,形成的Cr-Fe氧化物共沉淀在凹凸棒石表面,因此最終產物為FeCr2O4。
Dong等用凹凸棒石負載nZVI降解地下水中的硝態氮(NO3-N),去除效率可以達到83.8%。Frost等利用凹凸棒石負載nZVI去除水體中的亞甲基藍,負載型吸附劑有更高的吸附能力。Ding等將nZVI負載在凹凸棒石表面,再用過硫酸鹽產生自由基,催化降解水體中的除草劑稗草凈。結果表明,nZVI負載在凹凸棒石表面可以有效阻止零價鐵的團聚和氧化,稗草凈經過羥基取代、氧化和開環反應,大部分轉變為CO2和H2O,去除效率高達97.36%,水體中總碳去除率達到79.97%。
Chen等通過化學氧化聚合和液相還原法,制備得到的聚吡咯/凹凸棒石負載nZVI的吸附劑對染料萘酚綠B的去除率可達到99.59%,明顯高于凹凸棒石、聚吡咯、聚吡咯/凹凸棒石和nZVI。
Quan等將凹凸棒石負載nZVI,再用表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨包覆,用于吸附降解水體中的酸性橙7,表層的表面活性劑起到“抓手”作用,將酸性橙7吸附到吸附劑表面,而凹凸棒石負載nZVI再對染料進行催化降解。在2h內對酸性橙7的去除率為98.4%,總有機碳量為59.21%。
含鋁化合物在水體富營養處理方面已使用有30多年之久。但吸附磷后所形成的氫氧化鋁底泥只能在pH值較低環境中穩定,在pH值較高的水體中(pH>9.5),固定的磷有可能重新釋放出來。而富營養化過程中表層湖水的pH值往往較高,影響了氫氧化鋁的去除磷的能力。
為此,Yin等在富鈣凹凸棒石表面負載氫氧化鋁(Al@TCAP)用于水體中磷的去除。結果表明,最大吸附量增加到8.79mg/g,幾乎是未改性富鈣凹凸棒石的兩倍。Al@TCAP有較高的磷去除能力,是因為富鈣凹凸棒石表面鈣可以與磷形成鈣-磷復合物。該反應即使在高pH值的水體中也可以順利完成。而鈣-磷復合物表面的pH值比表層湖水低1~2,故進一步引入氫氧化鋁后鎖定的磷不會再次釋放。
Tian等以天然富鎂鹵水為原料,制備了凹凸棒石/MgO吸附劑用于去除水體中的Zn2+和Cd2+。吸附劑的最大吸附量分別為840.81mg/g和672.94mg/g,同時只需對吸附重金屬后的凹凸棒石/MgO通過簡煅燒即可回收再利用,再生得到的復合吸附又可有效地吸附水體中的陽離子染料。
吸附/抗菌多功能吸附劑是近年來逐步發展起來的一種新型吸附劑。該類吸附材料不僅具有一般吸附劑的吸附性能,而且對水體中的病原體有一定的殺滅作用,因此水體凈化效果更佳。
徐慧等以凹凸棒石為載體,采用水熱法-均相沉淀法,制備了CuO/凹凸棒石復合材料,研究了復合材料對亞甲基藍廢水的催化吸附性能,以及對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制性能。結果表明,復合材料中CuO的質量分數為50%時,亞甲基藍色度的去除率達80%以上,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的增長均具有良好的抑制作用。
資料來源:《朱永峰,宗莉,于惠,王愛勤.凹凸棒石基新型水處理吸附材料研究進展[J].硅酸鹽通報,2020,39(07):2308-2320》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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