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(rùn)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(chǎng)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(chǎng)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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