隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水排放引發(fā)的環(huán)境污染問題屢見不鮮。由于工業(yè)廢水排放量大、種類繁多、組成復(fù)雜，如何經(jīng)濟(jì)地處理工業(yè)廢水成為一大難題。吸附法在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用廣泛，常見吸附材料有膨潤土、沸石、纖維素等，它們具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附能力高和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)存在吸附再生性差、固液分離困難等缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。
近年來，為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)吸附劑的不足，磁性納米吸附劑在工業(yè)廢水處理方面了廣泛關(guān)注。通過引入磁體進(jìn)行磁化和納米化的磁性納米吸附劑在外加磁場作用下具有良好的固液分離能力，且可經(jīng)過洗滌、脫附再生后重復(fù)利用。在進(jìn)一步的研究中，研究人員對(duì)磁性納米粒子進(jìn)行了酸、堿改性，或利用某些功能化基團(tuán)進(jìn)行修飾、接枝、包裹等，通過改變其表面結(jié)構(gòu)、功能和部分物化性質(zhì)，使其吸附性能和可再生性進(jìn)一步提高。當(dāng)前，復(fù)合磁性納米吸附劑成為應(yīng)用前景的吸附劑之一，可處理廢水中的重金屬、放射性污染物以及染料、*及其他有機(jī)污染物。
筆者通過較系統(tǒng)的文獻(xiàn)梳理，綜述了不同磁性納米吸附劑的制備方法，及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及存在的問題，并對(duì)進(jìn)一步的應(yīng)用研究提出了展望。
磁性納米吸附材料也廣泛用于造紙、紡織、化妝品、油墨等行業(yè)的有機(jī)廢水處理，其對(duì)有機(jī)污染物的去除機(jī)理包括氫鍵、靜電吸引、π-π相互作用和疏水作用等（圖1）。研究表明，具有良好磁場響應(yīng)的介孔磁性活性炭納米粒子（MAC）擁有巨大的比表面積（671.2 m2/g），可為去除陽離子染料亞甲基藍(lán)和陰離子染料活性紅198提供大量的表面活性位點(diǎn)，且具有良好的再生性（10次循環(huán)）〔37〕。有毒有害染料甲基橙是研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)。研究表明，通過戊二醛成功交聯(lián)的磁性殼聚糖〔22〕與復(fù)合材料CDs/ZnFe2O4〔16〕均能有效去除水溶液中的甲基橙，大吸附容量分別為20.5、109.7 mg/g。顯然，上述2種材料中后者具有更大的吸附容量，這是因?yàn)槲絼┍砻媾c吸附離子之間存在靜電吸引力，且CDs/ZnFe2O4材料具有更大的比表面積（116.8 m2/g），可提供更多的表面活性位點(diǎn)；同時(shí)CDs表面含有豐富的含氧官能團(tuán)（—OH，—COOH，C=O等），通過分子間氫鍵作用也有助于增強(qiáng)對(duì)甲基橙的吸附。
此外，植物源磁性納米粒子具有高穩(wěn)定性、超順磁性、高選擇性和可重復(fù)使用性等優(yōu)點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，超過95%以上的結(jié)晶紫和孔雀石綠均可在120 min內(nèi)被介孔結(jié)構(gòu)的植物源磁性納米粒子（3-MPA@ PMNPs）去除〔18-19〕。近期，研究人員開發(fā)了一種由磁性殼聚糖納米顆粒懸浮液組成的新型磁“流體”吸附劑，其具有高吸附效率、可分離、易再生等優(yōu)點(diǎn)，殼聚糖表面的氨基被質(zhì)子化后帶正電荷，高度多孔結(jié)構(gòu)提供了巨大比表面積和更多官能團(tuán)數(shù)量。該吸附劑對(duì)有機(jī)染料大吸附容量高達(dá)1 700 mg/g，且可在堿性環(huán)境下再生，5次循環(huán)后去除率仍高于90%。
多壁碳納米管（MWCNTs）具有豐富的含氧官能團(tuán)（—COOH，—OH，C=O），復(fù)合材料Pd/Fe-Fe3O4@MWCNTs在π-π相互作用和靜電吸引的共同作用下，可有效去除廢水中的2，4-二氯*（2，4-DCP）。氟化石墨烯是石墨烯的重要衍生物，在其表面上附著粒徑為22 nm的親水性磁性納米粒子（MNPs），可以提高氟化石墨烯的吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)，具有高電負(fù)性的F原子可迅速與化合物形成強(qiáng)氫鍵，能在短時(shí)間內(nèi)去除95%以上的有機(jī)微污染物〔全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）〕。MNPs@FG通過甲醇超聲洗滌30 min后可實(shí)現(xiàn)*再生，經(jīng)5次吸附解吸循環(huán)使用后其性能沒有明顯降低，表明MNPs@FG復(fù)合材料具有*的吸附性能和再生性。
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