复合吸附材料在处理染料废水中的研究进展

摘 """""要： 染料废水存在危害大、难降解的问题，研究高效且绿色的染料废水处理方法日益成为相关研究者们的关注热点。吸附法在处理难降解废水时，可对废水中的污染物达到良好的去除效果，在水处理领域中备受关注。性能优异的复合吸附材料是使去除效果提高的关键，对近几年备受关注复合材料处理染料废水的效果及影响因素进行研究，为其在实际应用中的推广提供理论依据。

关 "键 "词：染料废水1； 吸附法2； 硅藻土3； 磁性材料4

中图分类号：TQ085"""""文献标志码： A """"文章编号： 1004-0935（2024）07-1111-03

染料行业是精细化工的重要组成部分，数据表明，染料废水在企业废水总排放量中占比可达到60%，染料废水排放占60%～80%，其成分复杂、色度深、微生物很难对其进行降解，若不经处理排放，会对人体健康和生态环境造成威胁。我国在有效治理染料废水方面有着迫切需求，并提出多项政策进行整治。因此，寻找高效、经济和环保的染料废水处理方法对经济发展和环境治理起很大作用。

1 "吸附法处理染料废水的研究

染料废水的吸附是指在固相和液相组合的相界面层中，染料的浓度自行发生富集的现象。吸附法凭借操作简单、成本低、不产生毒害物质等特点，成为近几年的研究热点，常用的吸附剂材料也因此受到关注^[1-2]。

1.1 "活性炭

活性炭一般为柱状、粉状和颗粒状，具有丰富的中孔结构，这样的结构一方面可以直接对废水的污染物产生吸附，另一方面为吸附质提供了通道，从而促进吸附质的扩散，这两方面的作用使活性炭具有很好的吸附性能。冼学权等^[3]制备了木质基活性炭，吸附结晶紫染料。实验结果证明，在适宜的制备条件下，酸不溶木质素是制备活性炭的理想材料，静态吸附实验的结果表明，制备出的活性炭对结晶紫有良好的吸附效果，在40 ℃下，平衡吸附量可达到384.3 mg·g^-1。

1.2 "硅藻土

硅藻土化学式为SiO₂·nH₂O，并且含有少量的CaO、MgO等杂质和有机质^[4]。其形状包括筒状、圆盘状、直链状等^[5]。硅藻土表面具有丰富的硅羟基功能性基团，如图1所示，当硅藻土与水溶液接触时，溶液中pH的变化，让硅羟基可能会发生质子化或去质子化效应，使吸附质与之发生配位，产生静电吸引作用^[6]，利用这一性质，硅藻土可作为吸附剂处理含有阳离子染料和阴离子染料的废水。因此，硅藻土及其改性产物被广泛用于水处理领域。

Selim等^[7]在温度为900 ℃的条件下，对硅藻土进行煅烧，通过对亚甲基蓝的去除，分析经煅烧后的硅藻土的特性。实验结果表明，经过煅烧后的硅藻土表面杂质被去除，对亚甲基蓝的吸附性能得到明显提升。

1.3 "壳聚糖

壳聚糖（Chitosan，CS）又称为脱乙酰甲壳素，颜色和形状为白色透明状半晶质固体，是一种基本的多糖聚合物，结构如图2。

从图2可以看出，其结构包含-NH₂和-OH，可发生氧化、还原、基化和质子化等反应，另外-NH₂和-OH构成了壳聚糖的活性位点，起到吸附作用。翟琳琳^[8]制备出羧甲基壳聚糖基复合微球，以亚甲基蓝为目标污染物，研究其处理效果。实验结果表明，在一定反应条件下，对亚甲基蓝的吸附容量为408 mg·g^-1，在进行5次解析后，仍能保持一定的吸附能力，因此可重复利用性较好。郑庆柱等^[9]同样是以羧甲基壳聚糖为吸附材料，研究对活性艳红X-3B、直接湖蓝5B和酸性橙Ⅱ三种染料废水的吸附性能，实验结果表明，该吸附材料对这三种染料废水的吸附主要通过范德华力和氢键结合，因此在酸性条件下对这三种染料废水的吸附效果较好。

2 "复合吸附材料在处理染料废水中的研究进展

近几年，随着吸附法在处理染料废水领域内的不断应用，单一的吸附材料由于自身结构等问题，其难以满足当今社会对染料废水的处理要求，为解决这一问题，研究人员将多种材料进行复合，达到优化对染料废水的吸附性能，因此，复合材料成为研究热点。

2.1 "与有机高分子物质复合

氧化石墨烯、膨润土等吸附材料与聚乙烯、聚乙烯醇等有机高分子物质进行复合，可以改善内部孔隙度、提高粒子在吸附材料内部的扩散速度，从而达到提高吸附性能的目的。Ye等^[10]将硅藻土与β-环糊精进行复合，对亚甲基蓝染料废水进行吸附。实验结果表明，该复合材料不仅制备简便，其吸附容量也得到增大，在最佳反应条件下，其吸附容量可达到90 mg·g^-1，另外，该复合材料经过第五循环的吸附容量仍保持第一循环吸附容量的95.1%。刘思微等^[11]利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性硅藻土，以阴离子染料甲基橙和酸性绿为目标污染物，研究改性后的硅藻土的吸附效果。结果表明，在保证硅藻土结构不受破坏的前提下，该阳离子表面活性剂成功附着在硅藻土表面，较原硅藻土提高了对甲基橙和酸性绿的吸附容量。

2.2 "与无机物质复合

无机改性硅藻土是指可以使无机改性剂进入硅藻土载体内的孔道，改变原有结构，增大孔道内空间，又可以将无机改性剂作为新的活性吸附位点，从而增强硅藻土的吸附性能^[12-13]。Zhang等^[14]则是运用表面原位法制备出Cu_2xS改性硅藻土复合材料，研究其对亚甲基蓝和甲基橙的降解率，结果表明，改性后的材料具有优异的光催化降解性能，对亚甲基蓝和甲基橙降解效率分别达到了99.1%和96.9%。Israil Hossain等^[15]以阴离子染料和阳离子染料为目标污染物，研究了氧化石墨烯-硫酸亚铁铵复合材料（GO-AFS）的吸附性能。表征结果表明，该吸附材料具有良好的热稳定性、表面粗糙且具有许多孔洞，提高了对染料废水的吸附容量，当pH分别为4和7时，其去除率达到理想效果。

2.3 "与磁性物质复合

为了能更好地提高吸附材料的回收利用率，人们将具有磁性的微粒作为载体或者负载到其他材料上，使制备出的复合材料具有磁性，当磁性复合材料在废水中反应完成后利用外加磁场，进行分离，从而达到净化废水、不产生二次污染的目的^[16-17]。因此该技术备受研究人员的关注。目前常见的磁性材料有钴铁氧体、Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、β-FeOOH等^[18]。Li等^[19]通过一锅聚合法制备出-环糊精/磁性氧化石墨烯（GO）多孔复合吸附剂，以亚甲基蓝、孔雀石绿为目标污染物，研究该吸附剂的去除效果。表征结果表明，该复合材料的制备成功结合了-环糊精、磁性GO的特点，具有丰富的-COOH和-OH，同时该吸附材料不仅能在外加磁场的作用下快速从水溶液中分离，还能经过多次吸附循环实验后，所表现出的吸附能力较最开始下降的幅度较小。Tian等^[20]利用表面活性剂（CTAB/KBr）对膨胀石墨进行改性后，再加入磁性Fe₃O₄，制备出新的复合材料Fe₃O₄/xMEG，研究其吸附效果。实验结果表明，Fe₃O₄/xMEG在静电吸引、氢键和相互作用下吸附染料废水。同时，Fe₃O₄/xMEG的稳定性较强，易于再生，具有广泛应用范围。

3 "结 论

通过对该技术方法在国内外研究现状的分析，可知还有一些需要改进和存在的问题，具体如下：

1）通过改性等方式制备出性能更优异的复合吸附材料是该技术的研究方向，制备的复合吸附材料需要有优异的性能且廉价易得。

2）单独使用吸附剂处理难降解废水效果具有一定的局限性，利用不同吸附材料复合的方式处理难降解废水的研究较少，尤其对染料废水的处理，需要在该方向继续进行实验研究。

3）与磁性复合材料有关的吸附机理需要进一步研究和完善。

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Research Progress of Composite Adsorbent

Materials"in Treating Dye Wastewater

HAN Song MU Dongliang

（1.Bohai Rim （Liaoning） Technical Consulting Co.， Ltd.，"Shenyang Liaoning Shenyang 110000，，"China；）

Abstract：""Dye wastewater is hazardous and difficult to degrade， and the study of efficient and green methods for dye wastewater treatment has increasingly become a hot spot for related researchers. Adsorption method can remove pollutants in wastewater with good effect when treating difficult-to-degrade wastewater， which has attracted much attention in the field of water treatment. Composite adsorbent materials with excellent performance are the key to improve the removal effect， and."The effect and influencing factors of composite materials for treating dyestuff wastewater， which have attracted much attention in recent years， are were studied to provide theoretical basis for their popularization in practical applications..

Key words：""Dye wastewater; Adsorption; Diatomaceous earth; Magnetic material