Page 29 - 《精细化工》2020年第2期
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第 2 期                    李   聪，等:  层状双氢氧化物材料在染料废水中的应用进展                                  ·231·


            为软模 板合 成了三维 MgAl 层状 双氢氧 化物                         过程符合 Langmuir 模型，说明 AO7 的吸附为单分
            （3D-MA-LDH）用于吸附 MB，研究表明，MB 的                       子层吸附，其理论最大吸附量为 485.6 mg/g。FTIR
            最大吸附容量为 58.3 mg/g，其吸附动力学符合                         及 XPS 揭示了阴离子交换对 AO7 的吸附起主导作
            Elovich 模型；然而，与多数研究不同的是，MB 的                       用（图 3）。
            吸附过程与 Freundlich 模型较为吻合          [40-41] ，表明 MB
            在该材料上的吸附行为属于多层吸附，而且其吸附
            过程主要通过 SDS 的疏水性促进静电作用的增强来
            实现（图 3）。鉴于该复合材料对 MB 的吸附容量较
            低，随后，ZUBAIR 等        [50] 提出使用椰枣生物炭插层
            LDH，制备出 B-MgAl-LDH 复合材料用于 MB 的吸
            附脱色。由于复合材料之间的协 同作用，
            B-MgAl-LDH 对 MB 的吸附容量高达 302.8 mg/g，                图 3  AO7（a）和 MB（b）在 3D-MA-LDH 复合材料上
                                                                    的吸附机理    [49]
            且高于其余单一吸附材料。不同温度下的吸附实验
                                                               Fig. 3    Adsorption mechanism of acid orange 7(a) and MB
            结果表明，Langmuir 等温线更好地描述了 MB 的吸                            (b) on 3D-MA-LDH composite materials [49]

            附过程，这意味着该复合材料表面均匀，属于单分
                                                                   ZHU 等  [51] 利用十二烷基硫酸钠修饰 LDH，制
            子层吸附。通过 FTIR 和 XPS 分析后发现，MB 在
                                                               备出 S3D-LDH 复合材料，用于 MO 染料的吸附，
            B-MgAl-LDH 复合材料上的吸附主要通过外部结合
                                                               由于修饰剂与 LDH 之间的协同作用，在较短时间内
            位点的表面吸附、MB 分子与表面含氧官能团（—                            对 MO 的吸附容量高达 380.2 mg/g，吸附过程符合
            OH、—COO、C==O）之间的强-（两个萘环电                        拟二级动力学吸附模型。在比较 Langmuir、Freundlich
            子云）相互作用、离子交换作用及孔隙填充行为来                             两种等温线模型后，发现 Langmuir 等温线模型更符
            实现。2014 年，李燕等        [47] 利用制备的镁铝类水滑石              合实验结果。通过 FTIR 和 XPS 分析发现，S3D-LDH
            （Mg 2 Al HTl c ）作为吸附剂，对阳离子染料中性红                    对 MO 的吸附是由于带负电荷的阴离子（MO）通
            （NR）进行去除。研究发现，准二级动力学对 NR                           过阴离子交换插层进入 S3D-LDH 层间，并伴随着氢
            的吸附动力学有较好地拟合，吸附热力学也表明该                             键作用的表面吸附。
                                                                   综上所述并结合表 1，发现阴、阳离子染料在
            过程为自发的放热反应。其吸附过程中 Mg 2 Al HTl c
            与中性红分子中电子的较强静电吸引作用是整个                             LDH 复合材料上的吸附主要为单层吸附，符合
            吸附过程的主要驱动力。                                        Langmuir 等温线，且拟二级动力学模型对染料动力
            3.2   阴离子染料                                        学有较好的拟合。LDH 复合材料吸附机理主要是通
                 LDH 基材料由于其较强的阴离子交换性能，在                        过静电吸引作用。此外，LDH 表面存在的羟基可能
            吸附阴离子染料方面得到了广泛的应用。阴离子染                             通过氢键与染料分子结合。
            料主要包括直接染料、酸性染料和活性染料。近年
            来，研究人员对阴离子染料的研究较为集中，最常                             4    影响 LDH 基材料吸附性能的因素
            用的是 MO 染料。                                             通常，染料的吸附取决于染料和吸附剂的表面
                 YAO 等 [36] 用甘油改性纳米 G-MgAl-LDH 材料，             性质  [35] 。染料在 LDH 基材料上的吸附行为可通过
            吸附废水中的 MO 染料。结果表明，对于 MO 染料，                        在各种条件下的批量实验来描述，包括溶液 pH、吸
            煅烧后产物（G-LDO）的吸附量（1062.3 mg/g）远                     附剂用量、温度等。因此，研究不同条件下废水染
            高于未煅烧的 G-MgAl-LDH 的吸附量（443.5 mg/g），                料在 LDH 基材料上的吸附行为对去除染料的实际
            其吸附过程符合拟二级动力学模型；不同温度下，                             应用具有重要意义。
            采用 Langmuir 模型模拟 MO 的吸附效果较好。通过                     4.1    溶液 pH 的影响
            FTIR 和 XPS 分析发现，MO 在 G-MgAl-LDH 上的                     溶液 pH 对吸附剂与染料离子之间的相互作用
            吸附机理主要是静电相互作用，同时伴随着氢键、                             有决定性作用。溶液 pH 会影响吸附剂的表面性质，
            离子交换和表面络合作用，而 MO 在 G-LDO 上的                        如 pH 会影响吸附剂表面的 Zeta 电位（氧化还原电
            吸附机理主要是静电相互作用。                                     位），使吸附剂表面带电性发生改变，从而影响其对
                 近期，PAN 等    [49] 合成三维层状 MgAl-LDH（简            染料离子的吸附效果。ZHANG 等              [42] 用表面活性剂
            称 3D-MA-LDH）复合材料用于酸性橙 7（AO7）的                      修饰的 LDH 对酸性红和碱性黄两种染料进行吸附，
            去除。通过对吸附数据的分析，发现吸附动力学与                             随着溶液 pH 的增加，吸附剂的 Zeta 电位逐渐降低，
            Elovich 模型较为吻合，3D-MA-LDH 对 AO7 的吸附                 然后趋于负值，此时，带有相反电荷的阳离子染料
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