磁性纳米颗粒表面功能化修饰及其在污水处理中的应用进展
表面修饰在纳米材料功能化中的应用
表面修饰在纳米材料功能化中的应用纳米材料作为一种新兴的材料，具有独特的物理和化学性质，因此在各个领域都有着广泛的应用前景。
然而，由于其特殊的尺寸效应和表面效应，纳米材料在实际应用中往往面临着一些挑战。
为了克服这些挑战，表面修饰成为一种常见的手段，通过在纳米材料表面引入不同的功能基团或修饰层，可以改变其表面性质，从而实现对纳米材料的功能化。
表面修饰的方法多种多样，其中一种常见的方法是利用化学修饰。
通过在纳米材料表面引入不同的官能团，可以改变其表面化学性质，从而实现对纳米材料的功能化。
例如，在金属纳米颗粒表面修饰上引入硫化物，可以增加其稳定性和分散性，从而提高其在催化反应中的活性和选择性。
另外，通过在纳米材料表面修饰上引入有机官能团，可以改变其亲水性或疏水性，从而实现对纳米材料的润湿性调控。
这种表面修饰方法不仅可以改善纳米材料的性能，还可以拓展其应用领域。
除了化学修饰外，物理修饰也是一种常用的表面修饰方法。
通过在纳米材料表面引入不同的物理修饰层，可以改变其表面形貌和结构，从而实现对纳米材料的功能化。
例如，在纳米颗粒表面修饰上引入二氧化硅薄膜，可以增加其表面积，从而提高其在催化反应中的活性。
另外，通过在纳米材料表面修饰上引入金属纳米颗粒，可以实现对纳米材料的磁性调控。
这种物理修饰方法不仅可以改善纳米材料的性能，还可以拓展其应用领域。
除了化学和物理修饰外，生物修饰也是一种常见的表面修饰方法。
通过在纳米材料表面引入生物分子，可以实现对纳米材料的生物活性调控。
例如，在纳米颗粒表面修饰上引入抗体分子，可以实现对纳米材料的靶向治疗。
另外，通过在纳米材料表面修饰上引入DNA分子，可以实现对纳米材料的分子识别。
这种生物修饰方法不仅可以改善纳米材料的性能，还可以拓展其在生物医学领域的应用。
总之，表面修饰在纳米材料功能化中起着重要的作用。
通过在纳米材料表面引入不同的功能基团或修饰层，可以改变其表面性质，从而实现对纳米材料的功能化。
纳米科技技术在污水处理中的创新应用
纳米科技技术在污水处理中的创新应用随着工业发展和城市化进程的加快，人类面临着日益严重的水资源短缺和水环境污染问题。
污水处理成为解决水资源和环境问题的重要手段之一。
近年来，纳米科技技术作为一种新兴的技术手段，被广泛应用于污水处理中，为解决污水处理的难题提供了全新的方案。
本文将针对纳米科技技术在污水处理中的创新应用进行详细阐述。
首先，纳米技术在污水处理中的应用最具创新性的一点是其高效的去除污染物能力。
纳米颗粒的特殊性质使其具有极大的比表面积和活性反应性，能够吸附、催化和降解多种污染物。
纳米材料如纳米颗粒、纳米纤维、纳米膜等被广泛应用于吸附、催化和过滤等污染物处理过程中。
例如，纳米颗粒的高比表面积能够提高污染物的吸附能力，纳米膜的纳米级孔隙可以有效截留微小的污染物颗粒。
这些创新性的纳米材料在污水处理中的应用，有效提高了污水处理效率和效果。
其次，纳米技术在传统污水处理工艺改进中也发挥了重要作用。
纳米材料的应用可以弥补传统污水处理工艺的不足之处，提高其性能和效率。
例如，在传统的污水处理工艺中，污泥的处理一直是一个问题。
纳米材料的加入可以改变污泥的物化性质，减少其产生量，降低处理难度。
此外，纳米技术还可以用于改进污水处理中的膜分离技术，提高膜的抗污染能力和分离效果。
这些创新性的应用，使得传统的污水处理工艺能够更加高效、环保地运行。
另外，纳米技术在新型污水处理工艺的创新应用中也展现出巨大的潜力。
传统的污水处理工艺存在着设备大、能耗高、运维难等问题，纳米技术通过引入新型材料和新型反应机制，为新型污水处理工艺的创新提供了可能。
例如，纳米级材料的电化学技术、光催化技术、声波技术等在新型污水处理工艺中的应用，可以大幅度提高处理效率和降低能耗。
此外，纳米技术还可以与生物技术相结合，创新发展基于微生物代谢的新型污水生物处理技术。
通过改变微生物的生长环境，调控微生物的代谢行为，提高微生物对污染物的降解能力。
这些创新性的新型污水处理技术，为未来的污水处理提供了更加可持续和高效的解决方案。
磁分离技术在高浓度废水去除微小颗粒中的应用
磁分离技术在高浓度废水去除微小颗粒中的应用在当前环保意识逐渐增强的背景下，高浓度废水处理成为一项亟待解决的问题。
其中，微小颗粒的去除是高浓度废水处理中的关键环节之一。
磁分离技术作为一种高效、环保的分离方法，近年来在高浓度废水处理中得到了广泛的应用。
本文将重点探讨磁分离技术在高浓度废水去除微小颗粒中的应用。
第一部分：磁分离技术原理及特点磁分离技术是利用磁性材料对具有一定磁性的颗粒进行分离的一种方法。
其原理基于颗粒对磁场的响应特性，通过外加磁场对废水中的微小颗粒进行引导和分离。
相比于传统的分离方法，磁分离技术具有以下几个显著的特点：首先，磁分离技术对微小颗粒具有高度的选择性，能够准确地将目标颗粒从复杂的废水中分离。
这是因为具有磁感应强度的颗粒会在外加磁场的作用下受到吸引力，从而实现了针对性的去除。
其次，磁分离技术具有高效的分离速度和良好的分离效果。
由于磁分离过程是在瞬时完成的，因此可以实现快速的分离过程，大大提高了处理效率。
同时，磁分离技术也能够有效地去除废水中的微小颗粒，使废水的水质大幅度提高。
最后，磁分离技术相对于其他分离方法而言，具有较低的能耗和运维成本。
磁分离过程中只需外加磁场能量，无需额外的化学药剂，降低了成本和环境污染的风险。
第二部分：磁分离技术在高浓度废水处理中的应用磁分离技术在高浓度废水处理中应用广泛，主要体现在以下几个方面：首先，磁分离技术能够有效去除高浓度废水中的铁矿石颗粒。
矿石颗粒是众多工业废水的主要组成部分，通过磁分离技术可以快速将矿石颗粒从废水中分离出来，减少水体污染。
其次，磁分离技术在高浓度废水中的微生物去除方面也具有广泛的应用。
在一些生产过程中，废水中可能存在大量微生物，通过磁分离技术可以对微生物进行快速引导和去除，降低水中微生物的浓度，减少环境污染的风险。
同时，磁分离技术还可以应用于高浓度废水中的重金属颗粒去除。
重金属被广泛应用于工业生产中，而含有重金属的废水对环境造成较大危害。
纳米材料的表面修饰和功能化方法
纳米材料的表面修饰和功能化方法随着纳米材料在各个领域的应用不断拓展，对纳米材料的表面修饰和功能化方法的需求也越来越迫切。
纳米材料的表面修饰和功能化可以赋予其特定的性能和功能，从而扩大其应用范围。
在本文中，将介绍纳米材料表面修饰和功能化的一些常用方法。
一、化学修饰方法1. 化学还原法：通过添加还原剂，如氨或亚偏磷酸钠等，在纳米材料表面形成一层金属或合金的修饰层。
这种方法可以改变纳米材料的表面性质，如电导性、稳定性等。
2. 化学键合法：通过纳米材料表面的官能团与化合物之间发生化学键合反应，将功能分子固定在纳米材料表面。
例如，利用硫化银纳米颗粒表面的硫原子与巯基化合物发生反应，将荧光染料固定在银纳米颗粒表面。
3. 化学沉积法：通过化学反应，在纳米材料表面沉积一层具有特定功能的材料。
例如，利用化学还原法在纳米颗粒表面沉积一层金属或合金的修饰层，从而增加其机械强度和稳定性。
二、物理修饰方法1. 等离子体修饰法：利用等离子体技术对纳米材料表面进行修饰。
等离子体修饰可以改变纳米材料的表面形貌和性质。
例如，利用等离子体辐照法可以在纳米材料表面形成纳米阵列，从而增加纳米材料的比表面积。
2. 溅射法：通过溅射技术，在纳米材料表面沉积一层具有特定功能的材料。
溅射法可以在纳米材料表面形成薄膜或纳米颗粒。
例如，利用磁控溅射技术在纳米材料表面沉积一层金属薄膜，从而增加纳米材料的导电性。
3. 热处理法：通过控制纳米材料的热处理条件，改变其表面形貌和晶体结构，从而实现表面修饰和功能化。
例如，通过高温处理可以使纳米材料表面形成一层氧化物薄膜，从而增加其化学稳定性和耐热性。
三、生物修饰方法1. 生物功能分子修饰法：利用生物功能分子（如蛋白质、酶等）与纳米材料表面发生特异性结合，实现表面修饰和功能化。
例如，通过将抗体固定在纳米材料表面，可以实现纳米材料的特异性识别和生物传感功能。
2. 生物矿化法：利用生物矿化过程，在纳米材料表面沉积一层具有特定功能的无机材料。
磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物的应用研究
磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物的应用研究随着工业化的发展和人口增长，水污染已成为全球范围内的严重问题，其中有机污染物的影响尤为严重。
传统的水处理方法往往不能完全去除有机污染物，而光催化技术则成为了一种高效、环保的水处理方法，并且其应用范围也越来越广泛。
磁性纳米催化剂是其中一种新型的材料，具有很好的应用潜力，本文将着重研究其在光催化去除水中有机污染物方面的应用。
一、磁性纳米催化剂的特点及制备方法磁性纳米催化剂是一种具有磁性的纳米级颗粒，其特点是其表面优良的形貌能够以极高的催化效率降解污染物。
磁性纳米催化剂制备方法主要有物理法合成、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等，其中以溶胶-凝胶法制备的催化剂应用最为广泛。
二、光催化技术的原理光催化技术将光能转化为化学能，其原理是在光催化剂的作用下，光能会激发光催化剂表面电子使其发生反应，形成光致电化学反应，并使水中有机污染物产生氧化或还原等反应，从而达到降解有机污染物的目的。
三、磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物的应用磁性纳米催化剂在光催化去除水中有机污染物中应用主要有两个方面：1. 磁性纳米催化剂结合光催化技术能够有效降解有机污染物磁性纳米催化剂的表面具有很好的催化活性，且其磁性能被制备成磁性纳米催化剂后能很好地实现对污染物的分离和回收。
因此，磁性纳米催化剂应用在光催化反应降解有机污染物中能够有效改善传统光催化反应水分离回收问题，而且其结合磁性能使得催化剂具有可回收性，极大地提高了催化剂在光催化反应中的利用效率。
2. 磁性纳米催化剂可应用于光催化反应的可见光区目前传统催化剂在光催化反应中的应用受限于光的波长范围，而磁性纳米催化剂可在可见光区进行光催化反应。
这是因为，磁性纳米催化剂表现出对于光的吸收和反射特性。
其表面的微观形貌可以改变物体对光的吸收和反射特性，使其可以应用在可见光区中的反应。
这样，光催化反应就可以避开紫外线对人体的危害，改善了催化剂在水处理中的应用，同时也降低了催化剂的成本。
Magneticnanoparticles磁性纳米粒子
Magneticnanoparticles磁性纳米粒子磁性纳米粒子（Magnetic Nanoparticles）是一种具有特殊物理和化学性质的纳米材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍磁性纳米粒子的制备方法、表征手段以及在生物医学、环境治理和能源等领域的应用。
1. 制备方法磁性纳米粒子的制备方法多种多样，常见的包括物理合成、化学合成和生物合成等。
物理合成方法包括热分解、溶胶-凝胶法和磁控溅射等，可以通过调节反应条件来控制粒子的尺寸和形貌。
化学合成方法主要通过溶液反应来合成纳米粒子，常见的包括共沉淀法、热分解法和水热法等。
生物合成方法则利用生物体内的酶、植物提取物等来合成纳米粒子，具有环境友好性和可再生性。
2. 表征手段对磁性纳米粒子的表征主要包括形貌结构、晶体结构、磁性能和表面性质等方面。
形貌结构可以通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等观察到，可以了解粒子的形态、尺寸和分布情况。
晶体结构常常通过X射线衍射（XRD）来进行分析，可以确定晶体相和晶格参数。
磁性能可以通过振动样品磁强计（VSM）等仪器来测试，可以获得粒子的矫顽力、饱和磁化强度和磁导率等参数。
表面性质则常常通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术来研究，可以了解粒子表面的化学组成和功能基团等信息。
3. 生物医学应用磁性纳米粒子在生物医学领域具有广泛的应用前景。
一方面，磁性纳米粒子可以作为纳米载体，用于药物传递和基因传递等方面。
通过表面修饰可以增加纳米粒子与生物体内靶标的亲和性，实现靶向输送药物和基因，提高药物的疗效和减少副作用。
另一方面，磁性纳米粒子还可用于磁共振成像（MRI）和磁热疗法等诊断和治疗方面。
通过控制纳米粒子的磁性能和形貌，可以实现对肿瘤等异常组织的定位和治疗。
4. 环境治理应用磁性纳米粒子还可以在环境治理领域发挥重要作用。
一方面，磁性纳米粒子可以用于水处理和废水处理等方面。
通过表面修饰可以增加纳米粒子与污染物的亲和性，实现对重金属离子和有机污染物的吸附和去除。
纳米技术在污水处理中的应用
纳米技术在污水处理中的应用摘要: 纳米技术是一种把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物质中间领域的新技术, 很可能成为21 世纪的主导技术之一。
纳米技术应用于环境污染治理中具有处理效率高、投资省、运行成本低、不产生二次污染等优点, 已成功地运用于固体废物, 废水和废气的治理, 并引起全世界广泛关注。
本文概述了纳米技术及材料在废水、城市垃圾及噪声控制中的应用现状。
关键字：纳米技术环境保护引言：纳米技术是以扫描探针显微镜等技术为手段, 在纳米尺度(0.1nm～100nm ) 范围内, 研究电子、原子和分子内在规律和特征, 并按人类的需要, 在纳米尺度上直接操纵物质表面的分子、原子、乃至电子来制造特定产品或创造纳米级加工工艺的一门新兴科学技术。
纳米技术兴起于20世纪80年代, 它所研究的对象是既非宏观又非微观的中间领域, 也有人称之为介观研究领域。
纳米量级的材料因其特殊的结构, 使其产生出小尺度效应、量子效应和表面效应, 从而在机械性能、磁、光、电、热等方面与传统材料有很大不同, 具有辐射、吸收、催化、吸附等特性。
因此, 在21 世纪纳米技术将对信息、生物技术、能源、环境、先进制造和国防的发展产生深远的影响。
近年来, 纳米技术所取得成就及其对各个领域的影响和渗透一直非常引人注目, 特别是其在环境治理方面的应用, 已经呈现出欣欣向荣的景象。
一、纳米技术在污水处理方面的应用传统的水处理方法效率低，成本高，存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。
纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。
1、纳米材料吸附能力的利用。
纳米材料的基本构成决定了它超强(10倍以上) 的吸附能力。
污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌、病毒等。
传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题, 污水治理一直得不到很好的解决。
纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一问题。
污水中的贵金属是对人体极其有害的物质。
纳米颗粒在污染物吸附去除技术中的应用优势简述
纳米颗粒在污染物吸附去除技术中的应用优势简述污染物的存在给环境和人类健康带来了严重威胁，因此研究和发展有效的污染物去除技术非常重要。
纳米颗粒作为一种具有特殊结构和性质的材料，在污染物吸附去除中显示出了独特的应用优势。
本文将对纳米颗粒在污染物吸附去除技术中的应用优势进行简述。
首先，纳米颗粒具有极大的比表面积。
纳米颗粒的特点就是其体积相对较小，而比表面积相对较大。
这意味着相同质量的纳米颗粒相比传统颗粒材料，拥有更多的充分暴露表面可用于吸附污染物。
这种巨大的比表面积使纳米颗粒具有更高的吸附效率和吸附容量，从而加强了污染物的去除效果。
其次，纳米颗粒具有可调控的表面性质。
纳米颗粒的表面性质可以通过表面修饰和功能化来调控，从而使其具有更好的选择性吸附能力。
例如，通过改变纳米颗粒的表面化学性质，可以增强其与目标污染物之间的亲和力，实现高效吸附。
此外，纳米颗粒的表面还可以修饰为亲水性或疏水性，进一步增加其对特定污染物的吸附效果。
这种可调控的表面性质赋予了纳米颗粒更多的适应性和灵活性，使其在各种污染物去除过程中具有广泛的应用前景。
第三，纳米颗粒具有快速吸附速度。
由于纳米颗粒具有较小的体积和较大的比表面积，它们可以与污染物迅速接触并吸附，从而实现更快的吸附速率。
相比传统的吸附材料，纳米颗粒可以在较短的时间内达到饱和吸附，大大提高了污染物去除的效率。
这种快速吸附速度使得纳米颗粒在一些对时间要求较高的应用场景中具有很大的优势，例如紧急处理污染事故、水质净化等。
此外，纳米颗粒还具有良好的重复利用性。
在吸附去除过程中，纳米颗粒可以通过简单的再生或者修复步骤恢复吸附能力，减少资源和材料的消耗。
例如，通过调整吸附设备中的物理、化学条件，可以利用纳米颗粒的重复吸附性能，不断循环使用，从而降低了技术成本。
这种良好的重复利用性使得纳米颗粒在长期或连续的污染物处理过程中更具经济性和可持续性。
总结起来，纳米颗粒在污染物吸附去除技术中展现出了独特的应用优势。
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随着社会经济的发展,资源被大量消耗,环境污染问题日益严峻,其中水体污染问题尤为突出。
水体中的主要污染物包括重金属离子、难降解有机染料、农药、抗生素等。
如何低成本、高效率地处理水体中的污染物已成为近年来的研究热点。
磁性纳米颗粒（MagnetiCNanoPartideS,MNPs）是一种具有超顺磁性的无机纳米材料,包括单相金属（如Fe.Co和Ni）及其合金纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒（如FeQJ以及稀土永磁纳米颗粒等。
磁性纳米颗粒具有小尺寸效应、高比表面积、高表面能和高磁响应等特性,在环境工程、医学工程、工业催化、生物技术、电池材料等领域有着巨大的应用前景,而其在污水处理方面的应用也受到了学者的广泛关注。
但磁性纳米颗粒本身具有易团聚、易氧化等缺陷,因此需对颗粒表面进行功能化改性。
本文对MNPs表面功能化修饰及其在污水处理中的应用进展进行了综述,并在此基础上对该领域未来的研究方向进行了展望。
1磁性纳米吸附材料的表面功能化研究进展单一的磁性纳米颗粒因比表面积大,极易发生团聚,严重影响了其稳定性和分散性,也大幅降低了其性能,因此通过对纳米颗粒表面接枝或包覆功能化物质以改善其性能很有意义。
一方面,能有效阻止磁性纳米颗粒团聚、腐蚀及氧化;另一方面能在一定程度上提高复合材料的吸附性能,能够高效吸附污染水体中的重金属离子、难降解有机污染物、无机污染物等,同时在外部磁场作用下将污染物与水分离,通过脱附手段达到资源循环利用的目的。
磁性纳米颗粒表面的功能化材料主要包括有机功能材料和无机功能材料两种类型。
1.1有机功能材料的表面包覆与修饰对磁性纳米颗粒进行表面功能化修饰的有机化合物主要包括有机小分子基团修饰和有机高分子聚合物包覆两种类型。
有机小分子基团包覆修饰形成的功能化纳米颗粒具有较高的分散性、水溶性及生物相容性等优点,按照官能团的类型可将其分为氨基功能化磁性纳米颗粒、竣基功能化磁性纳米颗粒以及筑基功能化磁性纳米颗粒。
MA等制备了平均直径为7.5nm、用NHQH修饰的Fe,。
4纳米颗粒,通过酶联试验发现,该磁性纳米颗粒能显著提高蛋白质的固定化性能,结合磁性等特点,可将其应用于肿瘤细胞的靶向药材合成,在外加磁场的变化下对病灶实施精准的生物靶向给药。
赵慎强等将乙烯基单体嫁接在FeQ.纳米颗粒表面,发现FeQ,纳米颗粒可以在极性溶剂中稳定悬浮,但在非极性溶剂如正己烷中无法悬浮,这表明在长分子链聚合物接枝后,FeXX纳米颗粒产生了从极性向非极性的转变,能有效改善磁性纳米颗粒在极性有机溶剂中的相容性和稳定性问题。
有机高分子聚合物包覆修饰材料主要有葡萄糖、蛋白质、淀粉、多肽、聚乙二醇、壳聚糖及其他共聚物等。
其中壳聚糖作为一种无毒、亲和性好的高分子聚合物,分子链上含有大量羟基和氨基,易包覆在磁性纳米颗粒周围,对于磁性纳米颗粒是一种优良的修饰材料,形成的壳聚糖包覆磁性纳米颗粒具有比表面积大、疏松多孔等特性,可有效去除水体中的污染物。
洪爱真等采用壳聚糖修饰的磁性纳米微球对染料废水进行了脱色研究,通过对甲基橙溶液进行吸附处理并与活性炭进行比较,揭示了磁性壳聚糖微球在最佳吸附条件下具有脱色速度快、吸附量大、吸附剂用量少、易分离、可再生等优点。
然而,壳聚糖作为吸附剂的性能会因原料来源不同而具有较大差异,同时对碱性染料的亲和性较差,且不易溶解于酸性溶液中,这使得其对工艺条件要求过高,难以获得工业化应用。
GREGORIO-JAUREGUI等在不同浓度的壳聚糖下,用共沉淀法一步制备了包覆壳聚糖的磁性纳米颗粒,该纳米复合材料对氯化铅水溶液中Pd的去除率高达53.6%,这为壳聚糖包覆纳米颗粒的制备提供了一种简单的方法。
沈宇以盐酸和超声改性磁性FeQ,、氯化铝与氯化铁共同改性壳聚糖、磁性FesO,包覆改性壳聚糖等为主要吸附剂,研究了制备条件、吸附时间、溶液PH等对改性吸附剂吸附水中染料RBI94、AR73及氟离子的性能影响,结果表明,改性后的壳聚糖磁性纳米颗粒具有更好的PH适应性,并能显著提高其对水中氟离子的吸附能力。
1.2无机功能材料复合无机材料复合纳米颗粒的主要材料有SiO2、无机吸附剂(如碳纳米管、石墨烯及氧化铝等金属氧化物)以及金属材料。
其中SiCX复合磁性纳米颗粒的研究最为广泛,原因是SiOz本身无毒无害,有很好的生物相容性,同时SiO,表面带有许多硅羟基或不饱和悬空键,利于接枝或包覆其他功能化物质,以便进一步功能化改性。
B ROSSAU1T等采用反相微乳液法制备了二氧化钛掺杂磁性二氧化硅颗粒(Fe3d/TiO2@SiO)通过对罗丹明B、亚甲基蓝以及两种染料漂白溶液的吸附降解研究,证明了磁性微球不仅具有吸附性同时还具有光降解性能,该方法是一种快速且廉价的替代方法,可以商业纳米颗粒生产微米级磁性光催化剂,而无需依赖昂贵的设备、有毒化学物质或高温环境。
王紫璇研究了FeQ,@SiO,磁性纳米颗粒对铜绿微囊藻的吸附作用,发现常温吸附时藻类生长速度较快,去除效率不稳定，但是去除效率高;低温吸附时藻类生长速度较慢,但是去除效率低于常温吸附。
碳材料在耐酸碱、耐高温高压等性能上优于SiO?,能够起到保护MNPS不被氧化并阻止MNPs间相互团聚的行为。
因此碳包覆磁性纳米颗粒以其独特的优势逐渐成为研究热点。
张雨等利用水热反应法制备了碳包覆磁性纳米颗粒(FeQ4@HTe),并用氢氧化钠改性得到FeQ,@HTC-NaOH,研究了溶液PH和铀初始质量浓度等因素对FeQ,@HTC-NaOH吸附铀的影响,结果表明,在酸性环境下FeQ,@HTC-NaOH对铀的最大吸附量为456.67mg∕g,经过5次重复使用后,其对铀的吸附量仍达初始吸附量的77.43%(见图1),可见其是一种优良的核废水吸附剂。
1IJ1MA 采用硝酸铁、硝酸和粉末活性炭化学共沉淀法合成了FeA@C,并用其吸附水溶液中的P6,实验结果表明,FeQ,@C对水溶液中Pb具有较高的电势和较强的吸附能力,在初始体积质量为50mg/1、pH为6、平衡时间为1h时,2g/1的吸附剂能够去除90%以上的Pb3碳纳米管是一种具有胶囊结构的纳米材,其比表面积大,是一种新型吸附剂。
PENG等成功制备出了CNTs氧化铁磁性复合材料,并用于去除水中的Pb(∏)和Cu(∏),发现可以通过简单的磁吸附将吸附剂从介质中分离出来,回收率超过98%o重复利用次数图1复合材料重复利用效果Fig.1Recyc1ingeffectofcompositemateria12功能化磁性纳米颗粒在污水处理中的应用进展我国环保政策越来越严格,化工"三废"(废水、废气、固废)等污染问题已经成为制约化工企业高质量发展的关键因素,治理成本居高不下,工艺及设备优化研究已经成为业内重要课题。
污染水体中常含有重金属、氟、磷以及农药、有机染料等多种成分,处理水污染物的常用方法主要有还原法、离子交换法、电渗析法、吸附法等。
磁分离-吸附方法是将吸附法与磁分离技术相结合,将具有吸附性能的材料与磁性纳米粒子复合,使其既具有吸附性,又能够实现外加磁场分离。
功能化磁性纳米颗粒在含重金属、难降解有机污染物和无机污染物污水处理方面极具应用价值。
2.1在含重金属污水处理中的应用重金属在相对较低的浓度下具有毒性和生物积累性,将重金属离子吸附在各种固体载体(离子交换权寸脂、活性炭、沸石等)上是污水处理的最常用方法之一〜近年来,具有多级结构的纳米矿物因具有低密度、高表面性能而引起了众多学者的关注。
于生慧采用微波辐照-回流法成功制备出了具有良好分散性的海泡石负载的纳米磁铁矿复合材料,该材料对Cr(VI)尤其是低浓度的Cr(V1)具有较好的去除效果,去除容量达33.4mg/g;而海泡石作为负载材料基质也可以有效分散磁性纳米颗粒,大幅增加了纳米颗粒对Cr(V1)的去除容量,此制备工艺流程简单,具有很大的应用潜力。
SON等开发了一种工程磁性生物炭,以热解废弃的海洋巨藻作为原料,并掺杂氧化铁颗粒(如磁铁矿、磁赤铁矿)来提高磁性,该复合材料对Cd人Cw和Za的吸附能力较强;但由于生物炭的表面孔被氧化铁颗粒堵塞,生物炭的磁化降低了其重金属吸附效率,故如何在不牺牲重金属吸附效率的情况下,确定最佳铁掺量非常重要。
B YSTRZEJEWSKI等通过碳弧等离子体放电法制备得到由碳纳米管封装的FeQ,磁性纳米颗粒(FeQCNTS),将其作为可移动吸附剂吸收污水中重金属离子CUHCo，、C5,其中镉和铜的离子吸收率达到95%,其优异的吸附特性远优于活性炭吸附剂;另外通过控制材料表面的氧化,研究了在PH梯度下Fen@CNTs 对CU,的吸附效率,发现其吸附能力可能强烈取决于其表面特性。
不同成分、不同环境下的污水对磁性纳米吸附剂的理化性质要求不同,故在处理成分复杂的废水时,可能需要协同使用多种吸附剂及处理方法,而开发出制备工艺简单、可吸附重金属种类多、环境适应性强、吸附效率突出的磁性纳米吸附材料是挖掘磁分离-吸附方法工业应用价值的重要方向。
2.2在含难降解有机物污水处理中的应用水体中常见有机污染物有农药、抗生素、有机染料等,有机污染物除了会致癌、致突变外,还具有积累性,对动物和人体危害巨大。
吸附法的操作简便性、处理高效性、材料来源广泛性、可重复利用性等优点均满足了废水处理中的主要需求。
何友益通过一种改良的共沉淀方法,将木质素及胺基木质素修饰于FesC1纳米颗粒表面,制得修饰的磁性纳米颗粒,吸附实验结果表明,该修饰的磁性纳米颗粒在碱性条件下对阳离子染料亚甲基蓝(MB)的吸附去除率可达90%o NYANKSON等提取玉米叶片与氯化铁、氯化亚铁盐合成四氧化三铁纳米颗粒,并封装在沸石框架中,制备了沸石(Z)和Z-Fe i O4纳米复合材料(Z-FeQ、NC),并开展了亚甲基蓝染料去除效果试验研究,结果显示,在25°C下,Z-FeQNC 对亚甲基蓝的最大吸附效率为97.5%,再生循环后,当PH为7时,最大吸附效率仍高达82.6%,表现出了优异的吸附性能和可再生性。
THAKUR等以香蕉皮灰水提取物作为基源,以菊叶水提取物为还原剂,在室温下制备出了氧化铁/还原氧化石墨烯纳米复合物,研究发现其可有效去除有机污染物(四浪双酚A)及重金属离子。
S ANTHOSH等采用共沉淀法在450、700℃两种温度下制备了污水污泥生物炭和木片生物炭,这些生物炭被磁性纳米颗粒(四氧化三铁)进一步修饰,分别得到磁性污泥生物炭吸附剂(MS)和磁性木片生物炭吸附剂(MWC),并对水溶液中酸性橙7染料(AO7)和Cr(V1)的去除效果进行了测试与评价,发现MS-450。
C和MWC-700。
C对AO7染料和Cr(V1)的最大单层吸附能力分别为110.27mg/g和80.96mg/g,可见改性生物炭材料可作为去除水溶液中有毒污染物的有效吸附剂。