Page 99 - 《精细化工》2023年第6期

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 ·1249·

LDH 在 HCl 中再生 3 次后对染料的去除率依然大 循环再生，其吸附和解吸效率也依然高达 88%和
于 93% [87] 。然而，与其他解吸剂的解吸原理不同， 95% [92] 。因此，未来的研究应更加关注 LDHs 在实际
在酸性解吸剂中，LDHs 材料吸附性能的恢复归 水样中的性能表现和其中涉及的污染物作用机制。
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结于解吸液中的 H 对 LDHs 自身结构的破坏。因
此，其难以在酸性解吸剂中获得较长周期的循环再
生 [88] 。值得注意的是，另外一些研究表明，引入组
合工艺或许能够获得更高的解吸效率。例如，在
0.1 mol/L NaOH 解吸溶液中加入 0.1 mol/L NaCl，
可使饱和 CuAl-LDH 的解吸效率提高 10% [89] 。
SHAMSAYEI 等 [25] 采用 NaNO 3 和乙醇的混合溶液对
MgAl-His-LDH 进行了连续 12 次循环再生，在前 7
个循环中，MgAl-His-LDH 对染料的去除效率均能
达到 95%以上。
3.2 热处理
当污染物与吸附剂之间的相互作用非常强烈，
且采用化学处理的方法难以达到预期效果时，还可
以考虑热处理再生的方法。吸附饱和的 LDHs 经高
温煅烧后，材料中吸附的污染物几乎可以完全去除，
并且功能化 LDHs 自身由于具备记忆效应，可以再
次应用在水处理中。为再生吸附酸性蓝的饱和
ZnAl-LDO，SANTOS 等 [40] 将材料再次置于 450 ℃
的高温环境下煅烧 30 min，材料中的酸性蓝基本上
完全被分解，经历 5 个再生循环后，材料的吸附容

量仅降低了 9%。但是，再生时需要注意 LDHs 的煅
烧温度，ELHALIL 等 [90] 对比了不同煅烧温度（300、 图 11 NiFe-LDH@Cl 的 5 次循环再生前后的可重用性
（a）和 XRD 谱图（b） [91]
400、500 和 600 ℃）下 ZnAl-LDH 吸附性能的恢复 Fig. 11 Reusability (a) and XRD patterns (b) before and after
情况，发现在 300 ℃下煅烧能更好保留 ZnAl-LDH five cycle regenerations of NiFe-LDH@Cl [91]
的水杨酸吸附性能。
功能化 LDHs 借助上述方法能够实现其高效的
4 结束语与展望
循环再生，但再生吸附剂对污染物的去除率在每个
吸附解吸循环中会不可避免地降低，这可归因于材 本文重点围绕功能化 LDHs 吸附剂的制备策略
料的不完全解吸导致污染物的吸附位点不断减少， 展开，并结合功能化 LDHs 与各种污染物之间的吸
或者材料结晶度的逐渐下降以及循环再生过程中部 附机理及再生性能，综述了当前功能化 LDHs 吸附
分吸附材料的损失 [41,91] 。如图 11a 所示，与原始的 剂的研究进展，以期为改善传统 LDHs 吸附材料物
NiFe-LDH@Cl 相比，经 5 次循环吸附再生测试后的 化性能的研究提供参考。通过目的性调整 LDHs 的
NiFe-LDH@Cl 对磷酸盐、氟离子和硝酸盐的吸附容 比表面积、孔体积、层间距、官能团数量以及组成
量分别下降了 6.84%、8.46%和 7.18%，这可能归因 成分，功能化改性后的 LDHs 具有更高的稳定性、
于 NiFe-LDH@Cl 部分结构的破坏，相应的 XRD 衍 可控性、可重用性以及污染物吸附性能。插层和表
射峰强度在 5 次再生过程中不断地降低（图 11b） 面修饰改性处理增加了特殊官能团的数量，促进了
能够很好地证实这一猜想。 LDHs 对目标污染物的选择性吸附；煅烧处理诱发
然而，以上均为实验室规模的实验，当 LDHs 了 LDHs 的记忆效应，增加了 LDHs 对阴离子污染
材料大规模应用在真实水体中时，目前可能还难以 物的吸附容量；而通过复合组装、包埋以及制膜处
实现如此高的目标污染物去除效率和循环能力。例 理将 LDHs 固定在其他材料中，则能快速且高效地
如，磁性 MgFe-LDH 复合材料在中试工艺中 5 次循 实现 LDHs 吸附剂的分离回收。静电吸附、离子交
环后只能达到 46%的吸附效率和 32%的解吸效率， 换、表面络合、表面沉淀、结构重组、类晶取代、
但是在实验室小试实验中，该材料即使经历了 14 次 氢键和 π-π 键等作用机理诠释了功能化 LDHs 吸附