Page 98 - 《精细化工》2023年第6期
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·1248·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                       2+
            比之下，Pb 的离子半径为 0.119 nm，容易增大空                       /MgAl-LDH 复合材料对亚甲基蓝的吸附同样归因
                                    2+
            间位阻效应，从而降低 Pb 的去除率。                                于其与亚甲基蓝之间的 π-π 相互作用              [79] 。由于官能
                 除此之外，若使用 LDHs 复合材料去除重金属                       团之间的相似性，阳离子抗生素的去除往往也遵循
                                                                                                 2–
            离子，由于复合材料兼具不同组分材料的特性，因                             相似的机制 。例如， Mg Fe - M o S 4 -L DH 对
            而具备额外的污染物吸附性能。例如，LAIPAN 等                   [77]   氟喹诺酮的吸附主要归因于其与氟喹诺酮之间的氢
                                                                                  +
            揭示了静电引力、离子交换以及碳纳米片表面丰富                             键作用（Mo—S···NH 2 和 Mo—S···OH）       [80] 。诺氟沙
            的官能团（氰基、羧基、磺酸基、疏基等）与阳离                             星的高效去除则主要依赖于其与 MgFe-LDH 之间形
            子之间的络合作用是碳纳米片/MgAl-LDH 复合材                         成的 Fe—O 配位键和氢键作用           [81] 。
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            料去除 Cd 的主要机制。
                                                               3   功能化 LDHs 吸附剂的再生潜力

                                                                   从经济和环保角度来看，功能化 LDHs 吸附材
                                                               料的经济可行性很大程度上依赖于其再生潜力。吸
                                                               附后的材料通过特殊手段进行解吸再生，能够最大
                                                               限度地降低处理成本，并减少有毒有害废物的产生。
                                                               功能化 LDHs 吸附剂常用的再生工艺通常分为两
                                                               种，即化学处理和热处理。
                                                               3.1   化学处理
                                                                   在化学处理的过程中，饱和吸附剂经特定化学
                                                               试剂处理数小时后，对吸附剂进行分离洗涤，则可
                                                               得到再生后的吸附材料。功能化 LDHs 吸附饱和后
                                                               的再生效率通常取决于解吸剂的类型、浓度和解吸
                                                               时间。饱和吸附剂在不同解吸溶液中的解吸效率存
                                                               在巨大差异。例如，1 mol/L  Na 2 CO 3 对磷酸盐的解
                                                               吸效率比 1 mol/L NaCl 高 73%    [82] 。在相同浓度的解
                                                               吸液中，NaOH 对污染物的解吸速率远高于 NaCl                [83] 。
                                                               对于大多数阴离子污染物，Na 2 CO 3 和 NaOH 是最常
                                                                                             2–
                                                               用的两种解吸试剂，这归因于 CO 3 与 LDHs 之间的

            图 10   MgAl-Cys-LDH 吸附前后的 XPS 谱图：Pb 4f, Cd         高亲和力，以及碱性环境可以减弱污染物与 LDHs
                   3d, Cu 2p（a）和全谱（b）    [32]                  表面的静电引力，使污染物能够更容易从吸附剂中
            Fig. 10    XPS  spectra  of  MgAl-Cys-LDH before and after
                    adsorption: Pb  4f, Cd 3d, Cu 2p (a) and  survey   解吸出来。例如，以 Na 2 CO 3 溶液为解吸液，ZnAl-
                    scan (b) [32]                              LDO 对磺胺甲唑的去除率在 6 个循环后仅下降了
                                                                  [84]
                 关于阳离子染料和抗生素的去除，表面通常显                          22%   。利用 NaOH 溶液进行 5 次再生循环后的碳
            正电性的功能化 LDHs 材料对这些污染物的吸附机                          纤维/NiFe-LDH 样品对刚果红的去除率依旧高达
            制往往涉及一些非静电相互作用，如表面络合、氢                             86.8% [42] 。与此同时，适当增加解吸液的浓度也有
            键和 π-π 相互作用等       [45,69] 。例如，GEORGE 等   [78] 对   利于饱和吸附剂的再生。JUNG 等             [85] 发现，在 NaOH
            比了炭/ZnAl-LDH 复合材料吸附染料前后的官能团                        浓度低于 1 mol/L 时，增加其浓度能够有效促进磷
            变化。在吸附结晶紫（CV）和孔雀石绿（MG）后，                           酸盐的解吸。当然，饱和吸附剂在解吸溶液中的解
            O—H 红外吸收峰向更高的波数移动，说明吸附过                            吸时间也是值得关注的参数。例如，ZrO 2 /MgFe-LDH
            程中吸附剂表面的 H 供体（—OH 和—COOH）与                         复合材料的最适解吸时长为 24 h，超过这一时间并
            CV 和 MG 中的 H 受体（氮原子或芳香环）之间发                        不能进一步改善吸附剂的解吸效率                [86] 。
            生了氢键作用；同时 C—O 红外吸收峰不仅强度显                               除此之外，一些研究还尝试引入其他试剂（如
            著降低，而且其波数从 1028.06 cm              –1  分别移至        乙醇、甲醇、丙酮、盐酸和硝酸等）或者采用组合
                                                                                                       [2]
                                –1
            1083.99 和 1055.06 cm ，这一现象则揭示了 n-π 相               工艺来分离饱和吸附剂中的污染物。LYU 等 用乙
            互作用的发生；此外，在吸附 MG 后，C==C 红外吸                        醇对吸附饱和的功能化 MgAl-LDH 进行 5 次循环
            收峰强度和位置也发生显著变化，证明在 MG 的去                           再生，由于染料与有机溶剂之间的高亲和力，材料
            除过程中还存在 π-π 相互作用。与此类似，生物炭                          依然保持了 90%的刚果红吸附容量。功能化 MgFe-
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