Page 38 - 《精细化工》2023年第12期

·2580· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

了 NZVI 的比表面积，使 NZVI 的还原吸附能力和 CS-NZVI 材料的稳定性、拓宽应用体系、适应多种
稳定性得到提升。在今后的研究中可以从增加 pH 和温度环境等方面进行深入研究。

表 1 CS-NZVI 还原吸附金属离子的类型和吸附效果总结
Table 1 Summary of types and adsorption effects of CS-NZVI reduction adsorption of metal ions
吸附金属 吸附 还原/吸附类型 CS-NZVI 与金属 CS-NZVI 吸附效果 参考文献
离子种类 金属离子 离子的结合位点
Cr（Ⅵ）
NZVI 将 Cr（Ⅵ）还原为 Cr（Ⅲ）；CS
（以含氧 —NH 2 和—OH 吸附溶液毒性可显著降低，且吸附效
金属阴离子 的—NH 2 和—OH 水解后携带正电荷静 [36]
0
酸根形式 电吸附金属阴离子 Fe 表面 果与 CS 或 NZVI 相比明显提升
存在）
3+
2+
NZVI 在吸附溶液中的 Fe 和 Fe 可
NZVI 产生的正价金属离子与 Cr（Ⅲ） —NH 2
Cr（Ⅲ） 2+ 3+ 与 Cr（Ⅲ）在吸附剂表层形成共聚沉 [34]
共聚沉淀；CS 的—NH 2 螯合吸附 Cr（Ⅲ） Fe 和 Fe
淀，吸附效果明显提升
以 NZVI 的还原吸附为主，壳聚糖的
NZVI 将 Cd（Ⅱ）还原为 Cd（0）； —NH 2 和—OH
Cd（Ⅱ） 0 螯合吸附为辅，与 CS 相比吸附能力 [25]
CS 的—NH 2 和—OH 螯合吸附 Cd（Ⅱ） Fe 表面
金属阳离子 明显提升
CS-NZVI 吸附 Pb（Ⅱ）的去除效率可
Pb（Ⅱ） CS 的—NH 2 和—OH 螯合吸附 Pb（Ⅱ） —NH 2 和—OH [26]
达 89.14%
CS-NZVI 的吸附过程是 NZVI 与 CS
NZVI 将 U（Ⅵ）还原为 U（Ⅳ）；CS —NH 2 和—OH
U（Ⅵ） 0 的官能团协同吸附来完成的,去除 U [22]
的—NH 2 和—OH 螯合吸附 Cd（Ⅱ） Fe 表面
（Ⅵ）的最高量为 591.72 mg/g

1.3 CS-NZVI 处理砷酸盐的机理与应用 YOADSOMSUAY 等 [38] 调整 CS 和 NZVI 含量发
砷酸盐常以 As（Ⅲ）和 As（Ⅴ）的形式存在 现，CS 占 CS-NZVI 总质量的 2.5%时 CS-NZVI 吸附
于污染物中，此类有毒污染物产生于玻璃器皿、纸 As（Ⅴ）的效果最好，实验证明较高含量的 CS 在
张、纸浆、水泥等工业制造 [13] 。CS-NZVI 对其有两 酸性环境下有利于水中 As（Ⅴ）的去除。SU 等 [39]
种去除机理，其一与去除重金属离子的原理相同， 制备的三维蜂窝状结构的 CS-NZVI 复合泡沫在–80 ℃
是通过将 As（Ⅲ）还原为 As（0）从而使砷酸盐从 下对 As（Ⅲ）和 As（Ⅴ）的去除能力分别高达 114.9
溶液中分离。第二种通过将毒性较大的 As（Ⅲ）氧 和 86.87 mg/g，证实多孔隙结构在低温条件下对 As
化为毒性低的 As（Ⅴ）再吸附去除 As（Ⅴ），As（Ⅲ） （Ⅴ）和 As（Ⅲ）有良好的吸附能力。王侠等 [40]
的吸附机理如图 3 所示。HORZUM 等 [37] 研究指出， 研究了竞争性阴离子/分子对 CS-NZVI 吸附 As（Ⅲ）
As（Ⅲ）最先被吸附在 CS-NZVI 上，经过一段时间 的影响。当 K 2 HPO 4 、H 3 BO 3 、Na 2 SiO 3 和 CH 3 COOH
As（Ⅲ）会被氧化为 As（Ⅴ），As（Ⅴ）是比 As 的浓度为 0.05~0.50 mmol/L 时，CS-NZVI 对 As（Ⅲ）
（Ⅲ）更稳定的存在。CS 上的羟基螯合金属离子， 的去除率高达 99%，证实竞争性阴离子/分子对 CS-
0
Fe 表面的铁氧化物的 Fe—O 键会吸引金属离子， NZVI 吸附 As（Ⅲ）几乎不会产生影响。将 CS-NZVI
使其附着于 NZVI 表面。在缺氧环境中，As（Ⅲ） 用于去除 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）时，能在较宽的 pH
在 CS-NZVI 表面会同时发生氧化和还原反应，As 范围内表现出稳定且高效的吸附能力，且不易受到
（Ⅲ）不仅被氧化为 As（Ⅴ）吸附于 NZVI 之上， 竞争性阴离子或分子的干扰，具有良好的选择吸附
而且会被还原为 As（0），形成金属间化合物。 性，是未来发展的重要趋势之一。
1.4 CS-NZVI 处理染料废水的机理与应用
染料废水是主要的有害工业废水之一，成分复
杂且不易降解性，选择合适的处理方案十分困难 [41] 。
CS 与 NZVI 均有去除染料废水污染物的能力，CS
含有丰富的氨基，在酸性条件下质子化并携带正电
荷，静电吸附阴离子染料。NZVI 主要是通过裂解生
色团并将染料分子还原为中间产物，以达到脱色的效

图 3 CS-NZVI 去除 As（Ⅲ）和 As（Ⅴ）的机理 [37] 果。与 CS 或 NZVI 相比，CS-NZVI 去除污染物的
Fig. 3 Mechanism of removal of As (Ⅲ) and As (Ⅴ) by 效果显著提升，且主要应用于芳香族染料废水处理中。
CS-NZVI [37] 表 2 是 CS-NZVI 降解染料的机理。由表 2 可知，