復(fù)合吸附材料在處理染料廢水中的研究進(jìn)展

摘 """""要： 染料廢水存在危害大、難降解的問(wèn)題，研究高效且綠色的染料廢水處理方法日益成為相關(guān)研究者們的關(guān)注熱點(diǎn)。吸附法在處理難降解廢水時(shí)，可對(duì)廢水中的污染物達(dá)到良好的去除效果，在水處理領(lǐng)域中備受關(guān)注。性能優(yōu)異的復(fù)合吸附材料是使去除效果提高的關(guān)鍵，對(duì)近幾年備受關(guān)注復(fù)合材料處理染料廢水的效果及影響因素進(jìn)行研究，為其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣提供理論依據(jù)。

關(guān) "鍵 "詞：染料廢水1； 吸附法2； 硅藻土3； 磁性材料4

中圖分類號(hào)：TQ085"""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A """"文章編號(hào)： 1004-0935（2024）07-1111-03

染料行業(yè)是精細(xì)化工的重要組成部分，數(shù)據(jù)表明，染料廢水在企業(yè)廢水總排放量中占比可達(dá)到60%，染料廢水排放占60%～80%，其成分復(fù)雜、色度深、微生物很難對(duì)其進(jìn)行降解，若不經(jīng)處理排放，會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成威脅。我國(guó)在有效治理染料廢水方面有著迫切需求，并提出多項(xiàng)政策進(jìn)行整治。因此，尋找高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的染料廢水處理方法對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境治理起很大作用。

1 "吸附法處理染料廢水的研究

染料廢水的吸附是指在固相和液相組合的相界面層中，染料的濃度自行發(fā)生富集的現(xiàn)象。吸附法憑借操作簡(jiǎn)單、成本低、不產(chǎn)生毒害物質(zhì)等特點(diǎn)，成為近幾年的研究熱點(diǎn)，常用的吸附劑材料也因此受到關(guān)注^[1-2]。

1.1 "活性炭

活性炭一般為柱狀、粉狀和顆粒狀，具有豐富的中孔結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)一方面可以直接對(duì)廢水的污染物產(chǎn)生吸附，另一方面為吸附質(zhì)提供了通道，從而促進(jìn)吸附質(zhì)的擴(kuò)散，這兩方面的作用使活性炭具有很好的吸附性能。冼學(xué)權(quán)等^[3]制備了木質(zhì)基活性炭，吸附結(jié)晶紫染料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在適宜的制備條件下，酸不溶木質(zhì)素是制備活性炭的理想材料，靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，制備出的活性炭對(duì)結(jié)晶紫有良好的吸附效果，在40 ℃下，平衡吸附量可達(dá)到384.3 mg·g^-1。

1.2 "硅藻土

硅藻土化學(xué)式為SiO₂·nH₂O，并且含有少量的CaO、MgO等雜質(zhì)和有機(jī)質(zhì)^[4]。其形狀包括筒狀、圓盤狀、直鏈狀等^[5]。硅藻土表面具有豐富的硅羥基功能性基團(tuán)，如圖1所示，當(dāng)硅藻土與水溶液接觸時(shí)，溶液中pH的變化，讓硅羥基可能會(huì)發(fā)生質(zhì)子化或去質(zhì)子化效應(yīng)，使吸附質(zhì)與之發(fā)生配位，產(chǎn)生靜電吸引作用^[6]，利用這一性質(zhì)，硅藻土可作為吸附劑處理含有陽(yáng)離子染料和陰離子染料的廢水。因此，硅藻土及其改性產(chǎn)物被廣泛用于水處理領(lǐng)域。

Selim等^[7]在溫度為900 ℃的條件下，對(duì)硅藻土進(jìn)行煅燒，通過(guò)對(duì)亞甲基藍(lán)的去除，分析經(jīng)煅燒后的硅藻土的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)煅燒后的硅藻土表面雜質(zhì)被去除，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能得到明顯提升。

1.3 "殼聚糖

殼聚糖（Chitosan，CS）又稱為脫乙酰甲殼素，顏色和形狀為白色透明狀半晶質(zhì)固體，是一種基本的多糖聚合物，結(jié)構(gòu)如圖2。

從圖2可以看出，其結(jié)構(gòu)包含-NH₂和-OH，可發(fā)生氧化、還原、基化和質(zhì)子化等反應(yīng)，另外-NH₂和-OH構(gòu)成了殼聚糖的活性位點(diǎn)，起到吸附作用。翟琳琳^[8]制備出羧甲基殼聚糖基復(fù)合微球，以亞甲基藍(lán)為目標(biāo)污染物，研究其處理效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定反應(yīng)條件下，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附容量為408 mg·g^-1，在進(jìn)行5次解析后，仍能保持一定的吸附能力，因此可重復(fù)利用性較好。鄭慶柱等^[9]同樣是以羧甲基殼聚糖為吸附材料，研究對(duì)活性艷紅X-3B、直接湖藍(lán)5B和酸性橙Ⅱ三種染料廢水的吸附性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該吸附材料對(duì)這三種染料廢水的吸附主要通過(guò)范德華力和氫鍵結(jié)合，因此在酸性條件下對(duì)這三種染料廢水的吸附效果較好。

2 "復(fù)合吸附材料在處理染料廢水中的研究進(jìn)展

近幾年，隨著吸附法在處理染料廢水領(lǐng)域內(nèi)的不斷應(yīng)用，單一的吸附材料由于自身結(jié)構(gòu)等問(wèn)題，其難以滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)染料廢水的處理要求，為解決這一問(wèn)題，研究人員將多種材料進(jìn)行復(fù)合，達(dá)到優(yōu)化對(duì)染料廢水的吸附性能，因此，復(fù)合材料成為研究熱點(diǎn)。

2.1 "與有機(jī)高分子物質(zhì)復(fù)合

氧化石墨烯、膨潤(rùn)土等吸附材料與聚乙烯、聚乙烯醇等有機(jī)高分子物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，可以改善內(nèi)部孔隙度、提高粒子在吸附材料內(nèi)部的擴(kuò)散速度，從而達(dá)到提高吸附性能的目的。Ye等^[10]將硅藻土與β-環(huán)糊精進(jìn)行復(fù)合，對(duì)亞甲基藍(lán)染料廢水進(jìn)行吸附。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合材料不僅制備簡(jiǎn)便，其吸附容量也得到增大，在最佳反應(yīng)條件下，其吸附容量可達(dá)到90 mg·g^-1，另外，該復(fù)合材料經(jīng)過(guò)第五循環(huán)的吸附容量仍保持第一循環(huán)吸附容量的95.1%。劉思微等^[11]利用陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨改性硅藻土，以陰離子染料甲基橙和酸性綠為目標(biāo)污染物，研究改性后的硅藻土的吸附效果。結(jié)果表明，在保證硅藻土結(jié)構(gòu)不受破壞的前提下，該陽(yáng)離子表面活性劑成功附著在硅藻土表面，較原硅藻土提高了對(duì)甲基橙和酸性綠的吸附容量。

2.2 "與無(wú)機(jī)物質(zhì)復(fù)合

無(wú)機(jī)改性硅藻土是指可以使無(wú)機(jī)改性劑進(jìn)入硅藻土載體內(nèi)的孔道，改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)，增大孔道內(nèi)空間，又可以將無(wú)機(jī)改性劑作為新的活性吸附位點(diǎn)，從而增強(qiáng)硅藻土的吸附性能^[12-13]。Zhang等^[14]則是運(yùn)用表面原位法制備出Cu_2xS改性硅藻土復(fù)合材料，研究其對(duì)亞甲基藍(lán)和甲基橙的降解率，結(jié)果表明，改性后的材料具有優(yōu)異的光催化降解性能，對(duì)亞甲基藍(lán)和甲基橙降解效率分別達(dá)到了99.1%和96.9%。Israil Hossain等^[15]以陰離子染料和陽(yáng)離子染料為目標(biāo)污染物，研究了氧化石墨烯-硫酸亞鐵銨復(fù)合材料（GO-AFS）的吸附性能。表征結(jié)果表明，該吸附材料具有良好的熱穩(wěn)定性、表面粗糙且具有許多孔洞，提高了對(duì)染料廢水的吸附容量，當(dāng)pH分別為4和7時(shí)，其去除率達(dá)到理想效果。

2.3 "與磁性物質(zhì)復(fù)合

為了能更好地提高吸附材料的回收利用率，人們將具有磁性的微粒作為載體或者負(fù)載到其他材料上，使制備出的復(fù)合材料具有磁性，當(dāng)磁性復(fù)合材料在廢水中反應(yīng)完成后利用外加磁場(chǎng)，進(jìn)行分離，從而達(dá)到凈化廢水、不產(chǎn)生二次污染的目的^[16-17]。因此該技術(shù)備受研究人員的關(guān)注。目前常見(jiàn)的磁性材料有鈷鐵氧體、Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、β-FeOOH等^[18]。Li等^[19]通過(guò)一鍋聚合法制備出-環(huán)糊精/磁性氧化石墨烯（GO）多孔復(fù)合吸附劑，以亞甲基藍(lán)、孔雀石綠為目標(biāo)污染物，研究該吸附劑的去除效果。表征結(jié)果表明，該復(fù)合材料的制備成功結(jié)合了-環(huán)糊精、磁性GO的特點(diǎn)，具有豐富的-COOH和-OH，同時(shí)該吸附材料不僅能在外加磁場(chǎng)的作用下快速?gòu)乃芤褐蟹蛛x，還能經(jīng)過(guò)多次吸附循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，所表現(xiàn)出的吸附能力較最開(kāi)始下降的幅度較小。Tian等^[20]利用表面活性劑（CTAB/KBr）對(duì)膨脹石墨進(jìn)行改性后，再加入磁性Fe₃O₄，制備出新的復(fù)合材料Fe₃O₄/xMEG，研究其吸附效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e₃O₄/xMEG在靜電吸引、氫鍵和相互作用下吸附染料廢水。同時(shí)，F(xiàn)e₃O₄/xMEG的穩(wěn)定性較強(qiáng)，易于再生，具有廣泛應(yīng)用范圍。

3 "結(jié) 論

通過(guò)對(duì)該技術(shù)方法在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，可知還有一些需要改進(jìn)和存在的問(wèn)題，具體如下：

1）通過(guò)改性等方式制備出性能更優(yōu)異的復(fù)合吸附材料是該技術(shù)的研究方向，制備的復(fù)合吸附材料需要有優(yōu)異的性能且廉價(jià)易得。

2）單獨(dú)使用吸附劑處理難降解廢水效果具有一定的局限性，利用不同吸附材料復(fù)合的方式處理難降解廢水的研究較少，尤其對(duì)染料廢水的處理，需要在該方向繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

3）與磁性復(fù)合材料有關(guān)的吸附機(jī)理需要進(jìn)一步研究和完善。

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Research Progress of Composite Adsorbent

Materials"in Treating Dye Wastewater

HAN Song MU Dongliang

（1.Bohai Rim （Liaoning） Technical Consulting Co.， Ltd.，"Shenyang Liaoning Shenyang 110000，，"China；）

Abstract：""Dye wastewater is hazardous and difficult to degrade， and the study of efficient and green methods for dye wastewater treatment has increasingly become a hot spot for related researchers. Adsorption method can remove pollutants in wastewater with good effect when treating difficult-to-degrade wastewater， which has attracted much attention in the field of water treatment. Composite adsorbent materials with excellent performance are the key to improve the removal effect， and."The effect and influencing factors of composite materials for treating dyestuff wastewater， which have attracted much attention in recent years， are were studied to provide theoretical basis for their popularization in practical applications..

Key words：""Dye wastewater; Adsorption; Diatomaceous earth; Magnetic material