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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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