吸附剂的应用研究现状和进展

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吸附剂的应用研究现状和进展_杨国华

吸附剂的应用研究现状和进展_杨国华

84 吸附剂的应用研究现状和进展杨国华1,黄统琳1,姚忠亮3,刘明华1,2(1.福州大学环境与资源学院,福建 福州 350108;2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东 广州510640; 3.福建师范大学福清分校生物与化学工程系,福建 福清350300)摘 要:利用吸附法进行废水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。

主要对活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。

关键词:吸附剂;吸附法;研究;综述基金项目:中国博士后基金资助项目(20070410238)和中国博士后基金特别资助项目(200801239)。

吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物,以便回收或去除它们,从而使废水得到净化的方法。

利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史,国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作,目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。

在化工和环境保护方面,吸附法主要用于净化废气、回收溶剂(特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂)和脱除水中的微量污染物。

后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。

在处理流程中,吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可作为二级处理后的深度处理手段,以便保证回用水质量。

利用吸附法进行水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。

吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素,广义而言,一切固体都具有吸附能力,但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积,才能作为吸附剂。

2023年纤维吸附剂行业市场分析现状

2023年纤维吸附剂行业市场分析现状

2023年纤维吸附剂行业市场分析现状纤维吸附剂是一种用于吸附和去除液体和气体中的污染物的材料。

在工业和环境保护领域有着广泛的应用。

市场规模:纤维吸附剂行业的市场规模不断扩大。

随着环境污染问题的日益严重,政府对环境保护的重视和监管措施的加强,纤维吸附剂的需求量不断增加。

根据市场研究报告显示,全球纤维吸附剂市场规模将从2019年的约10亿美元增长到2025年的约15亿美元。

市场需求:纤维吸附剂行业的市场需求主要来自环境保护领域和工业领域。

在环境保护领域,纤维吸附剂主要用于水处理、废水处理、废气处理等领域。

在工业领域,纤维吸附剂被广泛应用于石油化工、冶金、印刷等行业。

近年来,随着全球化和工业化进程的加快,纤维吸附剂的需求量不断增加。

市场竞争:纤维吸附剂行业市场竞争激烈。

全球范围内有许多厂商生产和销售纤维吸附剂。

市场上的竞争主要体现在产品质量、价格和售后服务上。

优质的纤维吸附剂具有吸附效率高、使用寿命长、安全环保等特点,能够满足客户的需求。

此外,价格也是市场竞争的一个重要因素。

在价格相差不大的情况下,客户更倾向于选择质量更好的产品。

售后服务也是影响竞争力的因素之一,及时的技术支持和维修服务可以提升企业的品牌形象和市场占有率。

市场趋势:纤维吸附剂行业的市场趋势主要体现在以下几个方面:1. 可持续发展:在环境保护领域,纤维吸附剂的可持续发展是一个重要趋势。

企业需要不断研发新型的纤维吸附剂,提高产品的吸附效率和寿命。

此外,环保主题也是市场竞争的一个重要方向,符合环保要求的纤维吸附剂将受到更多客户的青睐。

2. 技术创新:纤维吸附剂行业需要不断进行技术创新,提高生产工艺和设备的自动化水平,降低生产成本。

同时,新材料的开发也是市场发展的重要方向,有机合成纤维、无机纳米材料等新型纤维吸附剂将推动市场的进一步发展。

3. 国际合作:纤维吸附剂行业的国际合作也是一个重要趋势。

由于环境问题的全球性和国际市场的开放,各国企业需要通过技术合作和市场合作,共同开拓全球市场。

各类吸附剂的机理及其研究进展

各类吸附剂的机理及其研究进展

各类吸附剂的机理及其研究进展吸附剂是一种广泛应用于环境治理、废水处理、气体分离等领域的材料。

不同类型的吸附剂具有不同的吸附机理和研究进展。

下面将对常见的吸附剂以及其机理和研究进展进行详细介绍。

1.活性炭吸附剂活性炭是一种具有高度发达的孔结构和大比表面积的吸附剂。

其吸附机理主要有三个方面:表面吸附、空隙扩散和维多纳力。

表面吸附是指物质通过静电作用或键合作用与活性炭表面发生相互作用;空隙扩散是指物质在活性炭孔结构中扩散传递;维多纳力是指物质膨胀进入孔隙并与孔壁之间产生相互作用。

近年来,针对活性炭吸附剂的研究主要集中在改进活性炭的吸附性能和提高其再生和循环利用率。

2.陶瓷吸附剂陶瓷吸附剂是一种新型吸附材料,具有较高的机械强度和热稳定性。

其吸附机理主要包括表面吸附和化学键合。

表面吸附是指物质通过静电作用或范德华力与陶瓷吸附剂表面发生相互作用;化学键合是指物质通过化学反应与陶瓷吸附剂发生化学键合反应。

目前,研究人员主要关注陶瓷吸附剂的表面改性和结构设计,以提高其吸附性能和循环利用率。

3.聚合物吸附剂聚合物吸附剂是一种具有特殊三维结构的吸附材料,表面具有多个活性位点。

其吸附机理主要包括静电吸附和化学吸附。

静电吸附是指物质通过静电作用与聚合物表面形成吸附层;化学吸附是指物质通过化学反应与聚合物表面发生化学键合反应。

聚合物吸附剂的研究主要集中在改进吸附剂的吸附容量和选择性、提高其吸附效果和循环使用性能。

4.纳米吸附剂纳米吸附剂是一种具有纳米级结构和特殊表面性质的吸附材料。

其吸附机理主要包括物理吸附和化学吸附。

物理吸附是指物质通过静电作用或范德华力与纳米吸附剂表面发生相互作用;化学吸附是指物质通过化学反应与纳米吸附剂表面发生化学键合反应。

近年来,研究人员主要关注纳米吸附剂的合成方法和结构调控,以提高其吸附性能和循环利用率。

总之,吸附剂具有丰富的吸附机理和研究进展。

未来的研究将侧重于提高吸附剂的吸附容量和选择性、改善吸附剂的循环使用性能、开发新型吸附剂材料,并结合其他技术手段实现吸附剂的高效应用。

2024年吸附剂市场前景分析

2024年吸附剂市场前景分析

吸附剂市场前景分析背景介绍吸附剂是一种能够吸附和储存气体或溶质的材料。

吸附剂市场在多个行业中扮演着重要角色,如环境保护、能源领域、医疗和工业过程中的气体分离等。

随着可持续发展和环境保护意识的增强,吸附剂市场的前景正变得更加光明。

市场需求1.环境保护需求增加: 随着全球气候变化和环境污染问题的日益严重,减少大气中的污染物已成为当务之急。

吸附剂广泛应用于废气处理和水处理等环境保护领域,以去除污染物和提高空气和水质量。

2.能源领域需求增长: 随着全球能源消耗的不断增长,吸附剂在能源领域中的应用也越来越重要。

吸附剂被用于天然气和石油行业中的气体分离和储存,以提高产量和降低能源成本。

3.医疗需求推动市场发展: 吸附剂被广泛应用于医疗领域,如制药工艺中的分离和纯化过程、人工器官中的气体吸附和药物释放控制。

随着人口老龄化和医疗技术的进步,对吸附剂的需求有望继续增长。

市场趋势1.可再生能源的增长: 随着全球对可再生能源的依赖程度的提高,吸附剂在可再生能源领域的应用也将持续增长。

吸附剂在太阳能和风能行业中被用于气体分离和储存,以提高能源转换效率和蓄电池性能。

2.新材料的出现: 新型吸附剂材料的研发将进一步推动吸附剂市场的发展。

例如,微纳米材料和金属有机骨架材料等新材料具有更高的吸附能力和选择性,为吸附剂的应用开辟了新的可能性。

3.技术进步的推动: 随着技术的不断进步,吸附剂制造技术和应用技术也在不断改善。

新的吸附剂制备方法和设备的引入将提高生产效率和产品质量,进一步推动市场的发展。

市场挑战1.价格竞争激烈: 吸附剂市场存在激烈的价格竞争,部分原因是市场上存在大量的同质化产品。

这对吸附剂制造商来说是一个挑战,需要通过不断改进产品质量和提高生产效率来降低成本。

2.技术门槛较高: 吸附剂的制备和应用需要一定的专业知识和技术支持。

这使得新进入市场的企业面临技术门槛的挑战,需要投入大量资源进行研发和技术创新。

3.环境法规限制: 吸附剂市场受到环境法规的限制,特别是在环境保护领域。

吸附剂材料的生物学特性和应用前景研究

吸附剂材料的生物学特性和应用前景研究

吸附剂材料的生物学特性和应用前景研究吸附剂材料是一种具有广泛应用前景的功能性材料,其主要作用是吸附、分离和提纯生物分子,包括蛋白质、核酸、多肽和糖等生物大分子。

由于其独特的功能性质和特殊的表面组成,吸附剂材料在生物学研究和生物制药产业中得到广泛应用,同时也成为科学家们探索生命科学领域的重要工具。

一、吸附剂材料的生物学特性吸附剂材料的最基本特性是其表面性质,表面性质决定了吸附剂材料的吸附能力和选择性。

由于吸附剂材料的表面特性通常受到物理方法的调控,因此吸附剂材料的吸附能力和选择性可以通过调控表面性质来实现。

在常见的吸附剂材料中,常用的有离子交换树脂、亲和性层析树脂和金属螯合树脂等。

离子交换树脂的表面通常带有某种离子交换基团,大多数是带正电的离子交换基团,如硫酸根离子、甲烷磺酸根离子等。

亲和性层析树脂则是一种具有特定亲和性基团的材料,如亲和性层析树脂常见的亲和性基团有镍离子、硫酸钛酸铁等。

金属螯合树脂主要是指以某种金属离子为中心形成的络合物,如经常用的Ni-NTA树脂就是一种积累镍离子的螯合树脂。

在吸附剂材料中,除了表面性质外,颗粒大小、孔隙结构和表面电荷等物理性质也很重要。

颗粒大小和孔隙结构对吸附分子的扩散和传质有一定影响,而表面电荷则决定了吸附材料的亲和性选择性。

二、吸附剂材料的应用前景吸附剂材料在诸多生物学实验中均有应用。

例如,它可以用于鉴别、测定和纯化蛋白质,提取和纯化核酸及其化学修饰体,并分离、纯化和鉴定天然或人工合成的生物多肽和糖。

此外,在生物制药的生产中,吸附剂材料也发挥着重要的作用。

利用吸附剂材料分离和纯化生物分子,可以最大限度地保留和提高生物分子的活性,从而生产出质量更优、效果更好的生物制品。

除此之外,随着生物技术的发展,吸附剂材料的应用前景也越来越广泛。

例如,吸附剂材料在测定分子产物和代谢物的浓度、确定食品中的有毒物质和污染物等方面得到了广泛应用。

而这些方面的应用通常需要非常高的选择性和灵敏度,因此吸附剂材料也逐渐成为这些场合的重要工具。

二氧化锰吸附研究意义

二氧化锰吸附研究意义

二氧化锰吸附研究意义摘要:一、二氧化锰吸附研究的背景二、二氧化锰吸附性质及其应用领域三、二氧化锰吸附研究的发展趋势四、我国在二氧化锰吸附研究方面的进展正文:一、二氧化锰吸附研究的背景随着工业化和城市化的快速发展,环境污染问题日益严重。

水污染问题尤为突出,其中重金属污染引起了广泛关注。

二氧化锰(MnO2)作为一种常用的吸附剂,在治理重金属污染方面具有重要的研究意义。

二、二氧化锰吸附性质及其应用领域1.吸附性质:二氧化锰具有良好的吸附性能,对多种重金属离子具有较强的吸附能力。

其吸附机制主要包括表面吸附、孔隙吸附和化学吸附。

2.应用领域:二氧化锰在环境保护、水处理、医药、化工等领域具有广泛的应用。

特别是在治理重金属污染水源方面,二氧化锰吸附技术具有显著的优势。

三、二氧化锰吸附研究的发展趋势1.改性二氧化锰吸附剂的研究:通过物理或化学方法对二氧化锰进行改性,提高其吸附性能,拓宽应用领域。

2.复合吸附剂研究:将二氧化锰与其他吸附剂复合,发挥协同作用,提高整体吸附效果。

3.吸附工艺优化研究:优化吸附条件,提高吸附效率,降低成本。

4.机理研究:深入探讨二氧化锰吸附重金属的机理,为优化吸附剂和吸附工艺提供理论依据。

四、我国在二氧化锰吸附研究方面的进展1.吸附剂研究:我国研究者已成功开发出多种改性二氧化锰吸附剂,并对其吸附性能进行了评价。

2.吸附工艺研究:我国在二氧化锰吸附工艺方面取得了显著成果,如固定床吸附、流动床吸附、膜吸附等。

3.应用研究:我国已将二氧化锰吸附技术应用于实际工程,取得了良好的治理效果。

4.机理研究:我国学者在二氧化锰吸附机理方面取得了一定的研究成果,为吸附剂和工艺优化提供了理论支持。

总之,二氧化锰吸附研究具有重要的理论和实践意义。

吸附剂材料在工业领域中的应用研究

吸附剂材料在工业领域中的应用研究

吸附剂材料在工业领域中的应用研究一、前言吸附是一种将物质分离、纯化、浓缩等技术手段,它广泛应用于化学工业领域中。

吸附剂材料作为吸附技术的核心材料,在化工领域的应用越来越受到关注。

本文将对吸附剂材料在工业领域中的应用研究进行探讨。

二、吸附剂材料的概念吸附剂材料是指具有一定亲和力的固体物质,它能够在某些条件下,从气体或溶液中选择性地吸附某种物质。

吸附剂材料通常用于对混合物的分离、纯化和浓缩等工艺过程。

三、吸附剂材料的分类根据吸附剂材料的化学性质和物理性质,可以将其分为以下几类。

1. 碳基吸附剂碳基吸附剂因其具有高比表面积、低成本等特点,被广泛应用于气、液体的纯化、分离等工艺中。

常见的碳基吸附剂包括活性炭、炭纤维、碳分子筛等。

2. 金属氧化物吸附剂金属氧化物吸附剂因其中等比表面积和热稳定性比较好,被广泛应用于液体相的分离、浓缩等工艺中。

常见的金属氧化物吸附剂包括硅胶、三氧化二铝、氧化锆等。

3. 离子交换树脂离子交换树脂由于其选择性吸附离子能力强,被广泛应用于水处理、医药制造等领域中。

树脂种类繁多,按照化学性质分类,可以分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。

4. 分子筛吸附剂分子筛吸附剂作为新型吸附剂材料,因其比表面积高、晶体稳定性好等优点,被广泛应用于石油化工、医药等领域中。

常见的分子筛吸附剂包括ZSM-5、HY、Hβ等。

四、吸附剂材料在工业领域中的应用研究1. 废水处理碳基吸附剂、离子交换树脂等吸附剂材料广泛应用于废水处理中。

碳基吸附剂可以吸附大部分有机物质和色度,离子交换树脂可以去除废水中的离子、水质净化等。

2. 石油化工分子筛吸附剂在石油化工中的应用较为广泛。

例如,ZSM-5分子筛可以高效地催化石蜡裂解生成高比热燃料,Hβ分子筛可以将丙烯转化为丙烷等,还可以应用于车用尿素合成过程中。

3. 食品加工离子交换树脂在食品加工中的应用比较多,例如可以将苹果汁中的苹果酸去除,制造出口感更佳的苹果汁饮料。

4. 环保离子交换树脂、碳基吸附剂等吸附剂材料在环保方面的应用也比较广泛。

霉菌毒素吸附剂的研究现状与进展

霉菌毒素吸附剂的研究现状与进展

霉菌毒素吸附剂的研究现状与进展有多种物质可以用于霉菌毒素的吸附,许多研究者对它们的吸附能力、吸附特异性和吸附机理进行了研究。

这些通过物理吸附作用来脱毒的物质是通过释放自由能(ΔG)来提供吸附所需能量的。

最重要的吸附特征是这些吸附剂的物理结构,这包括它的总电荷量、电荷的分布、孔隙的大小及可用的表面积(比表面积)。

同样的,要被吸附的毒素分子的极性、可溶性、分子大小、分子形状、电荷分布等特征在吸附过程中也是至关重要的。

相对于体外吸附试验而言,体内试验(喂养试验)中吸附剂对霉菌毒素的吸附量难以测定和计算。

这样,各吸附剂的吸附效能只能通过动物的表现来反应,如体重的增加、料肉比、死亡率,血液、组织或器官中毒素的浓度等指标。

体外试验往往不能反映出这些吸附剂的吸附选择性,一旦它们加入谷物或饲料中,某些营养成份也可被它们吸附,而这些营养成份在基质中的浓度远高于其中的毒素浓度,结果吸附剂被营养成份饱和而不能吸附毒素。

目前用于物理吸附的物质主要是铝硅酸盐类的毒素吸附剂(Huwig et al, 2001),活性碳也可用于棒曲霉毒素(Mutlu and Gokmen, 1998)和赭曲霉毒素A(Galvano, 1998)的吸附,有不少研究者也利用酵母细胞壁成份来吸附霉菌毒素(Yiannikouris et al, 2003)。

活性炭是一种具有高比表面积的多孔不溶性粉末状物质,它的比表面积可以达到500-3500 m2/g。

在体外试验中,活性炭对霉菌毒素可以表现出较好的吸附脱毒作用(Galvano, 1997; Galvano, 1998; Bauer, 1994);但在体内试验(喂养)中,不同的研究结果给出了不同的结论(Hatch et al, 1982; Edrington et al, 1996, 1997; Bauer, 1994),这可能是由于活性炭的选择吸附能力较差,被饲料中的某些营养成份所饱和而失出了对毒素的吸附力。

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84 吸附剂的应用研究现状和进展杨国华1,黄统琳1,姚忠亮3,刘明华1,2(1.福州大学环境与资源学院,福建 福州 350108;2.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东 广州510640; 3.福建师范大学福清分校生物与化学工程系,福建 福清350300)摘 要:利用吸附法进行废水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。

主要对活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。

关键词:吸附剂;吸附法;研究;综述基金项目:中国博士后基金资助项目(20070410238)和中国博士后基金特别资助项目(200801239)。

吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物,以便回收或去除它们,从而使废水得到净化的方法。

利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史,国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作,目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。

在化工和环境保护方面,吸附法主要用于净化废气、回收溶剂(特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂)和脱除水中的微量污染物。

后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。

在处理流程中,吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可作为二级处理后的深度处理手段,以便保证回用水质量。

利用吸附法进行水处理,具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点,随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功,吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。

吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素,广义而言,一切固体都具有吸附能力,但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积,才能作为吸附剂。

工业吸附剂还必须满足下列要求:(1)吸附能力强; (2)吸附选择性好; (3)吸附平衡浓度低; (4)容易再生和再利用; (5)机械强度好; (6)化学性质稳定; (7)来源广; (8)价廉。

一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求,因此,在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。

目前,可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1]。

本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。

1 活性炭吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。

60年代后有很大发展,国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。

制作活性炭的原料种类多、来源丰富,包括动植物 (如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、2009年第6期2009年6月化学工程与装备Chemical Engineering & Equipment85杨国华:吸附剂的应用研究现状和进展稻麦杆、坚果壳、脱脂牛骨、鱼骨等)、煤(泥煤、褐煤、沥青煤、无烟煤等)、石油副产物(石油残渣、石油焦等)、纸浆废物、合成树脂以及其他有机物(如废轮胎)[2]等。

但是,活性炭因生产工艺、原料的不同,性能悬殊非常大,用途也不一样,目前工业上使用的活性炭有粒状和粉状两种,其中以粒状为主。

与其他吸附剂相比,活性炭具有巨大的比表面积以及微孔特别发达等特点,因此是目前废水处理中普遍采用的吸附剂。

刘明华等[3]曾用自己研制成功的活性炭处理制革废液中的硫化物,取得了很好的效果。

此外,活性炭还可以用于炼油、含酚、印染、氯丁橡胶、腈纶、三硝基甲苯、重金属、含氟、含氯等废水的处理以及生活饮用水中有害物质的处理。

活性炭的再生是活性炭能否广泛使用的关键问题,因此国内外在这方面进行了大量的研究。

目前,活性炭的再生方法主要有加热再生法、药剂再生法、化学再生法、湿式氧化再生法和生物再生法等。

用加热再生法处理活性炭时,炭的损失率高,而且再生成本也较高,而药剂再生法处理成本高并易造成二次污染,因此化学再生法(如臭氧再生法)、生物再生法和湿式氧化再生法是今后活性炭再生方法的发展方向[4]。

与国外同类产品相比,我国活性炭存在产量少、质量差、使用寿命短、再生率低等缺点,因此如何改进活性炭生产工艺,提高其产量和质量是当前迫切需要解决的问题。

2 吸附树脂吸附树脂按基本结构分类,可分类为非极性、中极性、极性和强极性四种类型。

常见产品有美国Amberlite XAD系列,日本HP系列,法国Duolite A 系列等。

此外,国内一些单位也研制出一些性能优良的大孔吸附树脂。

吸附树脂具有适应性大、应用范围广、吸附选择性好、稳定性高等优点,因此国内外对吸附树脂在水处理方面的应用进行了大量的研究。

目前,吸附树脂可用于去除废水中的重金属、脂肪酸钠盐、阴离子表面活性剂、酚类物质、稀土元素、对苯二甲酸、苯胺、氟离子等。

但在水处理过程中,吸附树脂会受到氧化剂的氧化,铁、硅、油等物质的污染以及前级吸附树脂本身带有的分解产物和碎块的污染,而且还可能发生热降解,从而引起树脂性能劣化,使用效果下降[5,6]。

因此,当前的趋势是开发高性能的新型树脂如磁性树脂、耐热树脂和特效吸附树脂等,便于提高再生效率、扩大应用范围,并能和其他技术联合使用以弥补树脂吸附法的不足。

3 改性淀粉类吸附剂淀粉分散在水介质中,在较温和的条件下就具有较高的反应性能,可以用比较简单的方法将其变性和转化;淀粉还极容易被酸或酶部分或全部水解成低聚糖或单糖,这些水解产物又可进一步衍生成更多的有机化合物。

而且淀粉资源丰富、价格低廉,因此世界各国都十分重视对淀粉的研究、开发和利用。

淀粉衍生物在水处理中的应用主要是作为重金属离子、CrO42-以及酚类物质的吸附剂,此外还可作为染料废液处理剂。

改性淀粉类吸附剂的制备过程大体可分为两个主要阶段:交联和接枝。

交联剂主要为甲醛、环氧氯丙烷、三氯氧磷和乙二酸二乙酸酐等[7]。

刘明华等[8]以玉米淀粉为基体,通过优选交联工艺,按玉米淀粉与环氧氯丙烷的摩尔比为6.0:1投料,在常温、碱性条件下制备了交联淀粉,然后以Cr3+为吸附质,通过研究吸附剂的吸附性能来优化接枝反应条件,结果表明将交联淀粉:氯乙酸=1:1.5(摩尔比),在65℃下接枝反应60 min,可制得吸附性能好、水不溶性的羧甲基淀粉吸附剂。

在淀粉的接枝单体中,目前研究最多的接枝单体常为烯基化合物,其通式为CH2=CH2X,其中X 为-CN、-CO2R、-CONH2、-COOC2H4N+R3Cl-等。

而淀粉能否发生接枝反应,除与单体的性质与结构有关外,主要取决于淀粉大分子上是否存在活化的自由基。

自由基可用物理或化学激发方法产生。

常用的物理方法是用同位素Co60的γ射线辐照,先活化淀粉,然后加入单体,在常温下反应。

但最常用的还是化学引发方法,一般用过氧化苯酰、过硫酸钾、Ce4+离子、H2O2-Fe2+、K2S2O8-KHSO3、Mn3+离子等为引发剂[9,10]。

改性淀粉类吸附剂的发展趋势是进一步提高吸附剂的抗生物降解能力和抗氧化能力以扩大其应用范围。

4 改性纤维素类吸附剂纤维素是地球上最丰富的、可以恢复的天然资源,具有价廉、可降解并对环境不产生污染等优点,因此对纤维素的改性研究一直受到人们的重视。

纤维素的化学改性研究大致可归结为三个主要方向:(1)利用一般酯化和醚化的方法;(2)利用有机化学改性的方法;(3)利用接枝共聚的方法。

改性纤维素类吸附剂是改性纤维素产品中具有重要应用价值的研究方向之一。

这类吸附剂所带基团的类型主要有磺酸型、羧酸型、磷酸型、伯胺86 杨国华:吸附剂的应用研究现状和进展型、仲胺型、叔胺型、季胺盐型和两性型等。

目前改性纤维素类吸附剂主要用于去除水体中的Cu2+、Mn2+、Co2+、Fe3+、Pb2+、Hg2+、Cd2+等重金属离子以及印染废液中的直接染料、酸性染料等阴离子型染料,并均取得很好地处理效果,而且容易脱附再生[11]。

黄金阳等[12]以硝酸铈铵为引发剂,在纤维素上接枝丙烯腈,将共聚物先皂化后偕胺肟化,制备了一种含偕胺肟基和羧基的新型纤维素螯合吸附剂(AOSC),并对进行吸附性能的研究。

此纤维素吸附剂对Cr6+的吸附容量达95.8 mg/g。

这类吸附剂既具有活性炭的吸附能力,又比其他吸附剂容易再生,而且稳定性高,吸附选择性特殊,吸附成本远低于其他吸附剂,因此充分利用纤维素这种地球上最丰富的再生性资源,进一步研制和开发出新型的纤维素类吸附剂并扩大其应用范围将是吸附剂的研究重点之一。

但是,纤维素吸附剂多为粉状或微粒状,孔结构不理想,限制了其使用。

而球形纤维素吸附剂不仅具有疏松和亲水性网络结构的基体,可以控制孔度、粒度,并具有比表面积大、通透性好和水力学性能好等优点,易于处理并适合柱上操作,已引起了国内外很多科研工作者的兴趣。

因此,球形纤维素吸附剂已成为了纤维素类吸附剂研究的一个焦点。

郭学军等[13]将制备出的纤维素珠体固载氢氧化铁吸附剂(BCF)用于吸附地下水中砷酸盐和亚砷酸盐,此吸附剂具有良好的机械性能,并对砷酸盐和亚砷酸盐有较好的去除作用。

刘明华等[14]以棉花为原料,经过碱化、老化、黄化和溶解等工序研制出粘胶液,再利用热溶胶转相法,将粘胶均匀分散在变压器油中,制得粒径为0.8-1.2 mm的球形纤维素珠体。

并采用独特的工艺对纤维素珠体进行化学改性,研制出两种新型的球形纤维素金属吸附剂SCAM-1和SCAM-2,并对其吸附性能进行研究. 结果表明SCAM-1和SCAM-2吸附剂对Cu2+、Co3+、Cr3+、Nd3+等金属离子具有很好的吸附效果,而且再生容易,回收率高,并可以重复使用。

林春香等[15]以纤维素/N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)/H2O溶液为原料,用NMMO法制备出一种新型球形纤维素吸附剂,并研究了其对水中Ni2+的吸附行为。

研究发现,Ni2+的起始浓度越大,球形纤维素吸附剂对其吸附量越高,但当 Ni2+的起始浓度达到 235 mg/L 左右时,吸附量趋于饱和。

目前,球形纤维素吸附剂已被广泛应用于生命科学的许多方面,如血液中不良成分的去除和血液分析,各种酶的分离纯化,医药、生化工程材料以及普通蛋白质的分离纯化等。

此外,它还被用作凝胶色谱、亲和色谱的固定相,并可用于分离、鉴定、回收无机金属离子以及从海水中提取铀、金等贵金属等。

为了扩大改性纤维素类吸附剂的应用范围,应不断开发出新型的特效纤维素类吸附剂,使其吸附性能、再生效率以及抗氧化能力等方面优于一般的吸附树脂。

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