痕量污染物廣泛存在于環(huán)境中,雖然其濃度低,但所帶來的健康風(fēng)險不容忽視。如,痕量放射性污染物具有*毒性和致癌性,如何將其安全去除成為一項重大挑戰(zhàn)。
有研究發(fā)現(xiàn),新型表面改性赤鐵礦納米粒子可與60Co2+形成強表面復(fù)合物,將其用于去除水溶液中放射性核素鈷-60,去除率可達82.14%。采用經(jīng)磷酸酯官能化的超順磁性氧化鐵〔(PO)x-Fe3O4〕納米顆粒去除溶液中的放射性核素鈾(U),結(jié)果表明,在pH=7的條件下,接觸60 s后,U(Ⅵ)*從水中除去,表現(xiàn)出良好的選擇性和高效吸附性能。
此外,采用非均相成核技術(shù)制備的具有核-殼結(jié)構(gòu)的磁性納米顆粒MNP@赤鐵礦,可有效去除工業(yè)廢水中的非金屬硒。由于MNP@赤鐵礦帶正電荷,可吸引帶負電荷的Se(Ⅳ)(HSeO3-, SeO32-),吸附過程中赤鐵礦表面的羥基會與HSeO3-的羥基脫水形成復(fù)合物。5個循環(huán)重復(fù)實驗中,Se(Ⅳ)去除率均保持在97%以上。有研究采用磁化粉末活性炭去除農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)廢水中的抗生素——*,結(jié)果表明,去除率可達97.18%,經(jīng)6次循環(huán)再生,吸附效率損失< 10%。通過在銅鐵氧體(CuFe2O4)納米纖維上負載CeO2制備的CeO2/CuFe2O4納米纖維復(fù)合物在π-π相互作用和疏水作用下,可有效去除水中激素雙酚A(BPA)和17-α*(EE2)。上述吸附劑不僅能有效去除痕量有機物,且均具有良好的固液分離能力和再生性。
與重金屬和有機污染物相比,痕量污染物在環(huán)境中的危害性不容小覷。然而,應(yīng)用磁性納米材料去除非金屬痕量污染物的研究尚少。
3 總結(jié)與展望
相比于傳統(tǒng)吸附材料,磁性納米吸附劑可有效提高污染物的去除效率,同時還具有易于分離和可再生性高的優(yōu)點,應(yīng)用前景巨大。但是,在生產(chǎn)、使用、分離過程中,磁性納米吸附劑不可避免地會通過各種途徑滯留在環(huán)境中。其進入生物體內(nèi)會影響細胞、蛋白質(zhì)的活性,使細胞分裂受損,甚至?xí)?dǎo)致細胞死亡。一些納米材料可能具有基因毒性,可直接或間接使DNA發(fā)生突變等。目前有關(guān)磁性納米吸附劑在生態(tài)毒性和暴露風(fēng)險方面的研究遠遠不夠,對于磁性納米顆粒在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程以及測試方法等有待進一步研究明確。因此,對進一步研究提出如下展望:
(1)磁性納米吸附劑及其復(fù)合物具有納米尺寸,若不能高效固液分離,將會通過水循環(huán)進入食物鏈,富集在生物體中,終危害人體健康。因此,重視磁性納米粒子的毒性效應(yīng)和高效重復(fù)使用性是未來的重要研究方向。
(2)未經(jīng)修飾的磁性納米粒子具有分散性差、易團聚等缺點,在吸附效果和選擇性上受到一定限制,進一步優(yōu)化磁性納米吸附劑的性能成為今后的研究重點。目前,對于磁性納米吸附劑的研究大多數(shù)局限于實驗室內(nèi),若將其大規(guī)模生產(chǎn)并用于實際工業(yè)廢水處理中,還需要進一步綜合評估其可行性以及經(jīng)濟效益。
(3)大量研究指出,磁性納米吸附劑具有再生性,可重復(fù)用于工業(yè)廢水處理中。但是少有研究對再生后的吸附劑進行深度表征,并給出相應(yīng)的優(yōu)化、調(diào)整方案,以增長吸附劑的使用壽命和維持一定的吸附性能。