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Fe_3O_4基多功能磁性纳米颗粒吸附重金属研究进展_刘旸

近年来,重金属排放导致的环境污染问题引起

人们的广泛关注 。 重金属污染物种类非常繁多, 其中 汞 、 镉 、 铬 、 铅和砷因其显著的生物毒性, 而被称为工

业 “ 五毒 ” [1]

。 水体重金属污染主要来源于矿山开 采 、 电镀金属加工 、 冶金 、 塑料 、 制革 、 钢铁 、 油漆和涂 料等排出的工业废水 。 重金属污染具有高毒性 、 持久 性 、 难降解等特点, 它可以通过食物链进入生物体后 与蛋白质 、 脂肪酸 、 羧酸或氨基酸等结合, 严重危害 人体和其他生物体健康 [2]。 比如, 铅可直接降低甲状 腺摄取碘及血浆蛋白结合碘的能力 [3]。 镉会引起全 身疼痛, 骨节变形, 有时也会引起心血管疾病 [4]。 汞 中毒会引起神经衰弱症 、 肾功能损害和甲状腺肿大 等症状 [5]。 砷很容易进入机体而对人体和生物产生 毒性效应 [6]。 近年来, 历史上出现的一系列重金属污 染事件都向人类敲响了警钟 。 鉴于目前严峻的水体 重金属污染状况, 发展低耗能 、 高效率 、 环境友好 、 适 用范围广泛的重金属污染水体修复方法和技术, 已 越来越受到研究者的关注 。

目前,国内外去除水体重金属离子的方法主要 有化学沉淀法 、 膜分离法 、 电解法 、 离子交换法 、 生物 法以及吸附法等 。 其中, 吸附法因其成本低 、 操作简

单 、 不易造成二次污染等优点, 而成为被研究和应用

得最多的一种重金属污染物去除方法 。 传统的吸附 剂如活性炭 、 沸石以及分子筛等, 是基于吸附剂较大 的比表面积及较高的表面能通过物理吸附去除水中 的重金属 。 经过对吸附剂进行表面修饰, 引入活性反 应基团 (如氨基 、 羟基 、 羧基以及磺酸基等) , 重金属 离子间可以通过静电 、 螯合 、 离子交换 、 配位等方式 与活性基团特异性结合,从而达到选择性去除废水 中的重金属离子 。 近年来, 纳米材料和纳米技术的出 现极大促进水处理技术的进步,纳米材料作为新兴 的水处理吸附剂在重金属去除领域已经展现出巨大 的应用潜力 。 然而, 普通纳米吸附剂因其纳米级的尺 寸很难从溶液中分离出来,可能会对环境造成二次 污染 。 Fe 3O 4磁性纳米颗粒具有比表面积大 、 超顺磁 性 、 易从溶液中分离 、 低毒性以及表面易于修饰等特 点, 在水处理领域有着很广阔的应用前景 。

本文结合国内外最新研究进展, 系统阐述了多功 能化 Fe 3O 4磁性纳米颗粒吸附剂在水体重金属污染 治理领域的应用, 总结了多功能化磁性纳米颗粒吸附 去除重金属离子的优缺点 。 在此基础上, 针对目前水 体重金属污染现状提出今后的研究重点及发展方向 。

Fe 3O 4基多功能磁性纳米颗粒吸附

重金属研究进展

刘 旸, 赵雪松, 潘学军, 陈

(昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南 昆明 650500)

摘 要:近年来, 水体重金属污染越来越引起人们的关注 。 吸附法是去除水中重金属污染的一种简单高效的方法 。 磁 性纳米颗粒作为吸附剂, 具有比表面积大 、 便于分离等特点, 但同时也存在着易团聚 、 分散性差的缺点 。 因此, 需要对 其进行表面修饰与功能化, 以改进其分散特性及反应活性 。 综述了不同方法修饰的 Fe 3O 4基多功能化磁性纳米颗粒 在水体重金属吸附去除领域的应用, 总结了功能化磁性纳米颗粒吸附去除重
金属的优缺点, 并对磁性纳米颗粒在重 金属污染水体治理中的应用前景进行了展望 。

摘 要:近年来, 水体重金属污染越来越引起人们的关注 。 吸附法是去除水中重金属污染的一种简单高效的方法 。 磁 性纳米颗粒作为吸附剂, 具有比表面积大 、 便于分离等特点, 但同时也存在着易团聚 、 分散性差的缺点 。 因此, 需要对 其进行表面修饰与功能化, 以改进其分散特性及反应活性 。 综述了不同方法修饰的 Fe 3O 4基多功能化磁性纳米颗粒 在水体重金属吸附去除领域的应用, 总结了功能化磁性纳米颗粒吸附去除重金属的优缺点, 并对磁性纳米颗粒在重 金属污染水体治理中的应用前景进行了展望 。

关键词:磁性纳米颗粒; 多功能化; 重金属; 吸附去除; 研究进展 中图分类号:TQ424

文献标识码:A

文章编号:1000-3770(2014)12-0005-006

收稿日期:2014-07-07基金项目:国家自然科学基金青年项目 (21307048) ; 云南省应用基础研究计划面上项目 (2013FB011) 作者简介:刘 旸 (1989-) , 女, 硕士研究生, 研究方向为水污染控制工程 联系作者:陈 波, 硕士生导师; 电子邮件:chenbo83@http://www.doczj.com/doc/0bc460e19b6648d7c1c7469c.html

第 40卷 第 12期 2014年 12月 水处理技术

TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Vol.40No.12Dec.,2014

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