Page 95 - 《精细化工》2023年第6期
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第 6 期                    蒋柱武，等:  层状双金属氢氧化物吸附剂的功能化改性策略                                   ·1245·


            1.5   包埋                                           附研究中。与纯海藻酸盐钠凝珠相比，Alg/MgAl-Su-
                 吸附饱和后的 LDHs 如何从水中高效分离是实                       LDH 表现出更高的吸附速率和吸附容量，这些吸附
            现其大规模实际应用必不可少的一步，常规解决手                             性能上的提升主要归因于：（1）MgAl-Su-LDH 的引
            段（如磁改性或以大粒径和高密度材料为基底改性                             入使得海藻酸钠凝珠具有更高的分散性能、更大的
            等）制备的 LDHs 复合材料常常稳定性不足，且不可                         比表面积和溶胀比；（2）MB 与 Su 结构中 4 个磺酸
            避免地削弱了 LDHs 对单一污染物的吸附选择性                   [69] 。  基之间的静电引力；（3）MB 与 Su 结构中大环之间
            此外，在某些情况下这些改性材料的高效再生也是                             的 π-π 堆积作用。此外，具有较大粒径和密度的凝
            一个巨大的难题        [43] 。由于水凝胶具有良好的亲水性                 珠还表现出良好的分离和再生性能，在 5 次循环后
            和可变性     [70] ，近年来，各种水凝胶包埋 LDHs 技术                 仍保持了 72.5%的初始吸附活性。ZHANG 等                [71] 发
            在去除水介质中有害污染物方面得到了广泛的研                              现，与传统的异丙基丙烯酰胺交联水凝胶相比，包
            究。水凝胶包埋 LDHs 材料对污染物分子通常表现                          埋了 MgAl-LDH 纳米片的异丙基丙烯酰胺水凝胶表
            出更高的吸附容量和更快的吸附速率，当水凝胶与                             现出显著的变形性、延伸性以及热响应溶胀/脱胀特
            含有污染物分子的水溶液接触时，其会在溶液中迅                             性，当水凝胶中包埋 MgAl-LDH 的质量分数为 2.0%
            速膨胀，从而在凝胶-水界面形成浓度梯度，促进污                            时，即可获得较高的断裂强度（37.2 kPa）和抗压强
            染物分子从溶液快速扩散到水凝胶中。水凝胶和                              度（0.57 MPa）。与此同时，YANG 等          [46] 发现，尽管
            LDHs 的接触不仅能克服 LDHs 粉末导水率低、液/                       聚丙烯酰胺（PAM）/CoAl-LDH 凝珠的弹性模量、
            固分离困难、堵塞滤池等问题，而且可以显著增强                             黏性模量、复黏数以及对甲基橙的去除性能均随
            包埋体系的机械性能。此外，通常只需在水凝胶基                             CoAl-LDH 含量的增加而增加，但只有在适当的
            质中添加少量的 LDHs 填料，即可以获得较高的污                          CoAl-LDH 含量（质量分数处于 0.21%~0.84%之间）
            染物去除效率。因此，利用水凝胶生产颗粒状 LDHs                          下，才能形成结构较好的 PAM/CoAl-LDH 凝胶颗
            可能是 LDHs 在实际废水处理应用中的有效途径。                          粒。当 CoAl-LDH 含量太低时，其与 PAM 之间的
                 按照图 6 的制备流程，MOHAMMADI 等              [45] 制   相互作用较弱，而当 CoAl-LDH 含量太高时，又可
            备了包埋着杯[4]芳烃磺酸盐（Su）插层 MgAl-LDH                      能导致 CoAl-LDH 纳米片分散度降低。因此，LDHs
            的海藻酸钠（Alg）凝珠，并将该凝珠（Alg/MgAl-                       的投加量是 LDHs 包埋改性过程中不容忽视的一个
            Su-LDH）用于对阳离子染料亚甲基蓝（MB）的吸                          制备参数。

















                                       图 6  Alg/MgAl-Su-LDH 纳米复合微珠的合成路线         [45]
                                 Fig. 6    Synthesis route of Alg/MgAl-Su-LDH nanocomposite beads [45]

            1.6   制膜                                           将 LDHs 负载在膜表面，便于分离，提高了 LDHs
                 近年来，可定制的结构单元和层间功能使得                           吸附材料的稳定性        [47] ；另一种是 LDHs 纳米混合基
            LDHs 成为一种诱人的膜分离材料。通过控制选用                           质膜，LDHs 纳米颗粒被嵌入到聚合物基质中，与
            的金属离子可以改变 LDHs 金属主体层板的化学成                          未改性的聚合物膜相比，改性后的膜材料在渗透性、
            分，并对复合膜的性质进行较为精确的控制。而根                             截留率和机械强度方面有了明显改善                [73] 。ZENG 等 [47]
            据目标污染物的分子大小和其他参数对 LDHs 的层                          以真空抽滤的形式将事先合成的 GO/MgAl-LDH 复
            间阴离子进行适当的微调以控制层间廊道的高度，                             合材料负载到聚偏二氟乙烯（PVDF）膜上（图 7a），
            则可实现某些污染物的精确分离。此外，由于改性                             MgAl-LDH 与 GO 的复合不仅能够扩大 MgAl-LDH
            膜的亲水性增强，LDHs 基膜表现出更加优异的抗                           的层间距，而且增加了 GO/MgAl-LDH 复合材料的
            污染能力和水通量          [72] 。根据制备工艺上的区别，                亲水性。因此，GO/MgAl-LDH 的引入降低了污水的
            LDHs 基膜可分为以下两种：一种是 LDHs 复合膜，                       接触角，显著提高了复合膜的纯水通量。复合膜在较
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