Page 90 - 《精细化工》2023年第6期
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·1240·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                                                        [3]
                                              [2]
            以去除水中存在的污染物，包括吸附 、光催化 、                            结构和官能团进行活化处理，赋予了 LDHs 吸附剂更
                                        [6]
                   [4]
                                                      [7]
                              [5]
            反渗透 、化学沉淀 、电催化 以及生物降解 等。                           加优异的性能并扩大了其应用范围。例如：（1）在
            其中，吸附法因操作简单、成本低、污染物去除效                             短时间内获得大的污染物吸附容量                [15] ；（2）将低浓
            率高和实用性强等优点，成为污染物去除的首选方                             度污染物降低到痕量水平            [16] ；（3）高的污染物吸附
                   [8]
            案之一 。                                              选择性和吸附速率常数           [17] 。此外，LDHs 复合材料
                 较为理想的吸附剂通常应具备以下特征：（1）高                        固定床吸附柱的研究还表明             [18-19] ，改性 LDHs 在连
            度分散的活性中心，以期最大限度地发挥材料的吸                             续净化废水方面具有巨大的应用前景。尽管关于
            附潜力；（2）结构的可调性，以提高对特定污染物                            LDHs 改性吸附剂的研究工作已经取得了较大的进
            的选择性吸附；（3）良好的可塑性，以增加其适用                            展，但目前鲜有关于 LDHs 功能化改性处理策略的
            范围；（4）较强的可重用性；（5）可接受的生产成                           详细报道。鉴于此，本文聚焦于其在水处理吸附剂
            本。对于特定污染物的分离，通常难以找到满足上                             领域内的研究，系统性地综述了各种 LDHs 功能化
            述所有特征的吸附剂，但应努力探寻一种较为适中                             改性策略，并总结了相应的污染物吸附机理和再生
            的处理方案，以实现目标污染物的最大去除。与传                             手段，最后提出了功能化 LDHs 吸附剂在水环境修
            统吸附剂（活性炭、高岭土、壳聚糖等）相比，新                             复中的应用前景和挑战，以期为改善传统 LDHs 吸
            兴的二维纳米吸附材料在孔隙率、比表面积以及吸附                            附材料物化特性的研究提供理论参考依据。
            位点数量等方面更具优势，因而近年来备受关注                     [9-10] 。
                 层状双金属氢氧化物（LDHs）是一类环境友
            好的二维纳米吸附材料，由金属主体层板和层间阴
            离 子以及水 分子组成 （ 图 1 ）。其 化学式可 用
                                    n–
                                x+
            [M(Ⅱ) 1–x M(Ⅲ) x (OH) 2 ] (A ) x/n •mH 2 O 表示，M(Ⅱ)
            和 M(Ⅲ)分别表示构成主体层板的二价（例如：镁、
            钴、铜等）和三价（例如：铝、镧、铁等）金属阳
            离子；x 代表二价金属离子物质的量与金属离子总

                                n–
            物质的量的比；m 和 A 分别代表存在于层间廊道的                                      图 1  LDHs 的结构示意图
            水分子数量和层间阴离子，用以中和金属主体层板                                  Fig. 1  Schematic diagram of LDHs structure
            上的正电荷      [11] 。LDHs 独特的组成和结构使其具有
            多重可调性，包括主体层板的金属阳离子可调性、                             1  LDHs 吸附剂的功能化改性策略
            层间阴离子可交换性、层间距可控性、晶体大小和
            分布可调性等       [12] 。此外，LDHs 还具有热稳定性、                    LDHs 功能化吸附剂去除水中污染物的研究（表
            酸碱性以及记忆效应等特性              [13-14] 。LDHs 独特的结       1）表明，其有望成为一种用于高效净化各类污染水
            构和性质使其在吸附去除水中各种污染物方面表现                             体的候选吸附剂。对传统的 LDHs 进行功能化改性，
            出巨大的研究潜力         [13] 。然而，原始 LDHs 存在的一             最主要的目的是增加其活性中心，提高其稳定性、
            些缺陷（如易团聚、难分离、吸附选择性差等）使                             可重用性和功能性。常用的功能化改性策略主要分
            其较难对目标污染物产生足够的去除效果。                                为 6 大类，包括插层、表面修饰、煅烧、复合组装、
                 对此，研究人员引入各种改性手段对 LDHs 的                       包埋、制膜。

                                           表 1    各种污染物在功能化 LDHs 上的吸附
                                   Table 1    Adsorption of various pollutants on functionalized LDHs

              改性       污染物              吸附剂          S BET/   吸附容量/             吸附机理             再生     参考
                                                      2
              方法                                    (m /g)     (mg/g)                            方法     文献
                        2+
                     2+
              插层   Cu /Cd /Pd 2+    MgAl-Cys-LDH      —    58.1/93.1/186.2  表面沉淀、络合作用、类晶取代 EDTA          [32]
                   刚果红/靛红/日落黄       MgAl-His-LDH    169.0  1112/625/400  离子交换、静电引力、π-π 键、 NaNO 3+        [25]
                                                                        氢键                      乙醇
                     2+
                                             2–
                        +
              表面   Hg /Ag /Pb 2+    MnMgAl-MoS 4 -LDH   —  594/564/357  配位络合                    —        [34]
                                          4–
                     2+
              修饰   Hg /As 3+        MgFe-SnS 4 -LDH  124.2  342.5/49.0  表面络合、配位络合               煅烧       [22]
                     2+
                   Pb /Cd 2+        CS-MgAl-LDH      80.6  333.3/140.8  表面沉淀、表面络合、类晶取代  —                [35]
                   Pb /Cu /Ni /Cd /   FA-MgAl-LDH    67.2  661.5/116.3/117.3/ 离子交换、表面络合、表面沉淀  —          [36]
                              2+
                           2+
                     2+
                        2+
                   橙黄Ⅱ                                     235.2/230.0
                   Pb 2+            PANI-CaFe-LDH    —     109.7        表面络合                    —        [37]
   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95