碘離子吸附材料的研究進展

蔣玉萌

(武漢理工大學，湖北武漢430070)

工業發展導致水中碘污染日益嚴重。碘離子參與甲狀腺的代謝過程，攝入過量的碘離子可能導致甲狀腺功能障礙，因此，從水中去除I-對于改善公眾健康和促進環境可持續發展具有重要意義。目前，吸附法因具有成本低廉、工藝簡單及適用性廣等優點而被廣為采用。幾種主要的吸附材料有層狀雙氫氧化物、銅基材料、銀基材料等。

1　層狀雙金屬氫氧化物 (LDHs)

層狀雙金屬氫氧化物 (LDHs)是由帶正電的金屬氫氧化物層和可交換的層間陰離子組成。其化學組成可表示為:

其中:M2+是二價陽離子，M3+是三價陽離子，An-是可交換的陰離子。

LDHs作為吸附劑可通過層間陰離子與水溶液中陰離子進行離子交換作用，從而使其去除。Frederick［1］等人通過共沉淀法制備了Mg/Al摩爾比為2:1、3:1、4:1的LDH，其中，Mg/Al為3:1的LDH對I-吸附效果最好。在350℃活化的LDH對I-的吸附符合Langmuir模型，表明其對I-的吸附屬于是單層吸附。Iglesias［2］發現超聲有助于提高水滑石對I-的去除率，吸附容量增加了2倍。

2　銅 (I)基材料

由于Cu+和I-之間的強親和作用，Cu2O和CuCl等被用來吸附廢水中的I-。但是，在有氧的條件下，Cu2O在水溶液中對I-的吸附作用較為緩慢。Mao［3］制備了核殼結構的Cu/Cu2O，雜化材料的去除能力是純Cu2O的幾十倍，且隨Cu摻雜量的增加而增大。大量陰離子與I-并存時，仍對I-離子表現出優異的選擇性。直接投加金屬沉淀劑，從水中分離較難，一般來說會將金屬化合物負載在載體上合成復合吸附劑。Zhang［4］等將80-100nm Cu2O/Cu顆粒負載在活性炭表面。Cu2O與活性炭的協同效應，對水溶液中的I-具有高吸附能力。

3　銀基材料

Ag基吸附劑因具有較高的碘去除效率而被廣泛研究。Zhang［5］等制備了海藻酸鈣-AgCl球形復合吸附劑，能有效避免AgCl的浸出，對I-的吸附容量為1.1 mmol·g-1。近來有報道Ag2O接枝的層狀納米材料，如Ag2O接枝層狀鈦酸鹽、釩酸鹽、鈮酸鹽納米纖維。I-可以容易地進入Ag2O納米晶體，并通過形成穩定附著在吸附劑上的AgI沉淀物而被去除。

4　結語

上述材料作為吸附劑工業應用仍有困難，LDHs會帶來其他陰離子污染，銅基材料易于被氧化，銀基材料價格昂貴。因此，未來研究的方向應放在低成本、高選擇性、更環保的復合材料上，開發出具有特定吸附性能的功能材料。

參考文獻:

［1］ Theiss F L，Ayoko G A，Frost R L.Sorption of iodide(I-)from aqueous solution using Mg/Al layered double hydroxides ［J］.Materials Science and Engineering:C，2017，77:1228-1234.

［2］ Iglesias L，álvarez M G，Chimentao R J，et al.On the role of ultrasound and mechanical stirring for iodide adsorption by calcined layered double hydroxides ［J］.Applied Clay Science，2014，91:70-78.

［3］ Mao P，Qi L，Liu X，et al.Synthesis of Cu/Cu2O hydrides for enhanced removal of iodide from water［J］.Journal of hazardous materials，2017，328:21-28.

［4］Zhang X，Gu P，Li X，et al.Efficient adsorption of radioactive iodide ion from simulated wastewater by nano Cu2O/Cu modified activated carbon ［J］.Chemical Engineering Journal，2017，322:129-139.

［5］Zhang H，Gao X，Guo T，et al.Adsorption of iodide ions on a calcium alginate–silver chloride composite adsorbent［J］.Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects，2011，386(1):166-171.

［6］Bo A，Sarina S，Zheng Z，et al.Removal of radioactive iodine from water using Ag2O grafted titanate nanolamina as efficient adsorbent［J］.Journal of hazardous materials，2013，246:199-205.