水滑石类材料在重金属废水治理中的应用进展

总结了水滑石类材料对重金属离子吸附机理主要为离子交换作用、记忆效应、螯合作用和表面吸附;重点介绍了国外关于未焙烧水滑石、焙烧态水滑石以及插层水滑石在重金属废水治理中的最新研究应用进展;指出利用构成水滑石层板及插入层间的离子种类和数量的可调控性,可制备一系列具有特殊性能的水滑石类材料,将极大拓宽水滑石材料在吸附领域的应用范围;同时水滑石类材料合成简单、易于分离、成本低廉及可重复利用,显示了其在重金属废水处理中的良好应用前景.     

镁基水滑石催化材料的研究进展

我国盐湖镁资源丰富,合理利用镁资源制备高性能、高附加值的功能性材料,是镁资源可持续性开发与利用的重要导向标。镁基水滑石是指层板结构包含镁的二元、三元或多元水滑石,具有层板金属元素呈原子级分散、层板组成比例可调、插层阴离子可交换、结构拓扑转变以及记忆效应等结构特点,其在现代石油化工、煤化工、精细化工以及环境净化等领域具有广阔的应用前景。本文重点综述近几年基于镁基水滑石催化材料的研究进展,并总结其结构调控规律,为后续镁基水滑石催化材料的应用提供借鉴。     

水滑石类化合物在去除废水中重金属方面的应用研究进展

水滑石类材料是一类具有特殊层状结构的阴离子黏土材料,具有碱性、离子交换性、记忆效应以及热分解性等特点,近年来受到人们的广泛关注。介绍了水滑石的结构、性质以及在治理重金属废水方面的应用,并对水滑石类化合物的进一步研究进行了展望。     

水滑石复合水泥基材料氯离子吸附能力的研究进展

以氯离子为诱导的钢筋锈蚀是造成混凝土耐久性问题的主要原因,其本质是氯离子通过材料基体的多孔结构在水泥基材料中扩散,并逐步迁移到钢筋表面,发生不利的物理化学反应。水滑石即层状双金属氢氧化物(LDHs)是一种新型延缓钢筋锈蚀的外掺材料,具有独特的层状结构和离子交换性质,可在特定的介质溶液中将客体阴离子与层间阳离子进行交换,达到吸附氯离子、延长混凝土结构服役寿命的目的。本文介绍了水滑石的结构性质、制备方法及氯离子吸附机理,总结了不同类型水滑石的氯离子吸附能力及相关研究成果。研究结果表明：水滑石复合水泥基材料的氯离子吸附性能受LDHs材料制备工艺、水泥基材料中孔隙液pH值及氯离子浓度影响,高温焙烧处理的水滑石对氯离子吸附效果更好;当LDHs掺量控制在1%～3%(质量分数)时,有利于改善水泥基材料的抗氯离子渗透性能。     

水滑石类材料的制备及在水污染治理中的应用

本文简要介绍了目前国内外水滑石类材料的各种制备方法,包括共沉淀法、焙烧还原法、离子交换法等。同时总结了其作为催化剂和离子交换剂在修复阴离子污染水体,印染废水脱色、重金属的去除等方面的应用。     

改性腐植酸基复合材料钝化土壤重金属的应用研究

为降低自然界中重金属离子的生物利用度、迁移率和毒性,研制了一种以生物炭粉和腐植酸钠为原材料,用乙酸进行表面改性的腐殖酸基修复材料。以有机酸对腐殖酸钠进行表面改性,并将生物炭负载于腐殖酸表面,增加其表面重金属络合吸附位点,提高对污染土壤中有毒金属离子的吸附和络合能力,显著降低金属的迁移率。在Pb、Hg、Cr、Cd污染的土壤中,对比研究单纯生物炭粉和改性腐殖酸基复合材料不同添加量下,对土壤重金属的有效态影响。通过与单纯生物炭粉修复材料对比,改性腐殖酸基复合材料降低土壤中重金属有效态含量更多,修复效果更为显著,表现出更强的吸附重金属能力。利用扫描电镜实验探究改性腐殖酸基复合材料对重金属的吸附机理并进行探讨。改性腐殖酸基复合材料是新型环境友好和稳定高效的重金属污染土壤修复材料,充分响应国家节能环保绿色理念,减少对生态环境和人类健康的风险,为治理重金属污染土壤的深入探究提供了重要的解决方法。     

水滑石类材料及其对水中阴离子污染物的吸附

水滑石类材料,是一类由带正电荷层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层状化合物,因其独特的催化和吸附性能成功应用在化工、医药、农药、功能材料等领域,近年来,水滑石材料在环境领域的应用逐步成为研究热点,此类材料对水中无机阴离子、络合阴离子形式重金属离子、阴离子染料和阴离子表面活性剂有较强的吸附能力,显示出良好的应用前景。     

镁铝水滑石的结构调控以及对甲基橙阴离子染料的吸附性能

通过共沉淀法制备了镁铝水滑石(MgAl-LDH)吸附剂,以甲基橙(MO)阴离子染料模拟废水作为吸附对象,研究了合成条件、吸附条件对MgAl-LDH微观结构和吸附性能的影响.此外,通过研究吸附动力学、等温吸附效应以及水滑石吸附前后结构变化,确定了MgAl-LDH对MO的吸附机制.结果表明:当层间阴离子为Cl-,n(Mg2...     

水滑石及其纳米插层材料的制备和应用

概述了水滑石及其纳米插层材料的结构、特性、制备方法与应用,着重对水滑石的多种合成方法如共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法和离子交换法等进行了比较和评述,并介绍了不同类别插层材料的应用。最后提出了目前在水滑石基纳米插层材料的制备方法、插入阴离子的稳定性及材料应用等方面存在的问题、发展方向和应用前景等。     

Zr4+掺杂对Mg/Al水滑石磷吸附行为的影响

采用共沉淀法制备了系列不同Zr4+含量的Mg/Al/Zr三元类水滑石材料，研究了其对废水中磷酸根离子的吸附性能。采用XRD、DRIFTS、氮气吸脱附实验等手段对材料的结构及织构性质进行了表征，并研究了溶液初始pH以及竞争阴离子对磷吸附量的影响。结果表明：掺杂Zr4+能提高类水滑石层板正电荷密度以及增大层间距，有利于磷酸根阴离子的吸附；Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附过程符合准二级动力学模型，吸附等温线符合Langmuir模型，当n(Zr4+)/(Al3++Zr4+)为0.3时，理论饱和吸附量最大，达到76.6 mg/g，比Mg/Al水滑石高出28.7%；酸性环境有利于磷酸根的吸附，而二价阴离子的竞争吸附作用会显著降低磷吸附效果。Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附机理为静电吸引和阴离子交换协同作用。     

MOFs处理水中重金属污染的研究进展

重金属污染对环境和人体的伤害极大,因此高效、快速地治理重金属污染成为一个亟待解决的问题。工业上常采用活性炭等传统吸附剂处理重金属污染,但传统吸附剂用量大且吸附率相对较低。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类备受瞩目的新型材料,其比表面积大、孔隙率高,这一特点使其在分离方面显示出良好的应用前景。本文综述了近年来MOFs用于处理水中重金属污染的研究进展,重点剖析了MOFs的改性方法、改性后的独特性能以及对重金属的去除效果,并对MOFs在吸附重金属方面的应用前景做出了展望。同时,提出了MOFs合成难度大、产率低、部分MOFs对水敏感等问题,指出了今后的研究方向。     

水滑石在水泥基中的结构重建及其碳化分析

水滑石( LDHs)具有层间阴离子可交换性和结构记忆性的特点,可利用外掺水滑石( LDHs)吸附侵入水泥石中的二氧化碳,从而提高水泥基的抗碳化性能。通过X射线衍射可以观察煅烧水滑石( LDOs)在碳化环境下的结构重建情况,以及掺煅烧水滑石( LDOs)水泥砂浆的抗碳化行为。试验表明：500℃煅烧后的水滑石具备较强的结构重建能力,可在水泥水化环境下吸附二氧化碳并有效提高水泥基抗碳化性能。     

反应时间对镁铝水滑石制备及其吸附性能的影响

采用共沉淀法制备镁铝水滑石,并利用XRD、SEM、FT-IR对反应产物进行表征,研究了反应时间对水滑石物相组成、微观结构和对盐酸四环素吸附性能的影响,对土壤污染治理和修复具有重要的现实意义。结果分析表明,当反应时间为12 h时制备的镁铝水滑石对盐酸四环素有较好的吸附效果,吸附率为70.82%。镁铝水滑石对盐酸四环素的吸附过程符合准一级动力学方程,以静电吸附为主;对盐酸四环素的吸附行为符合Langmuir等温式,其中,ΔH^O为7.40 kJ/mol,ΔG^O＜0,ΔS^O为40.82 J/(mol·K),表明在研究的温度范围内该吸附是吸热、自发、熵增过程。     

水滑石焙烧产物对阴离子染料靛蓝胭脂红的吸附特性

碳酸根型水滑石焙烧产物对阴离子染料具有特异的吸附性能。该研究考察了两种具有不同镁铝摩尔比的镁铝复合氧化物对靛蓝胭脂红的吸附性能,并探讨了焙烧温度、投加量、初始染料浓度、溶液初始pH以及共存阴离子这几个因素的影响。结果表明经过500℃焙烧处理后的水滑石对染料的去除效果最好,去除率高达95%,平衡吸附量高达811.5 mg/g（1.74 mmol/g）;且吸附过程不受初始溶液pH和共存阴离子的影响。水滑石焙烧产物直接用于印染废水处理,脱色率达68%~84%。     

镁铝及镁锌铝水滑石的合成与表征

采用共沉淀法合成镁铝及镁锌铝水滑石,并通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、热分析（TG/DTG）、粒度分析等手段对合成的水滑石进行表征,研究不同镁、铝、锌的投料比例对合成的水滑石结构及热性能等的影响。XRD表征结果表明,合成产物均具有水滑石特征峰。合成的镁铝水滑石随着镁铝比的增加其层板间距增大,层板上原子密度降低;合成的镁锌铝水滑石随着锌含量的提高层板间距减小,层板上原子密度降低。镁铝水滑石热分解过程有两个明显阶段,层间结晶水先脱除,随后是层间阴离子脱除及层板上部分羟基脱水;镁锌铝水滑石热分解过程只有一个明显的阶段,层板间阴离子在层板间结晶水脱除的同时也在脱除。     

纳米纤维素去除水体系重金属离子的研究进展

水体系重金属污染治理是目前全世界所面临的一个重大挑战。传统治理方法由于成本高、效率低等问题已不符合当今社会可持续发展战略。纳米纤维素凭借其来源丰富、可再生、化学反应活性高、比表面积大、密度低等优点,在水体系重金属离子去除领域有着光明的应用前景。然而,纳米纤维素吸附材料在水体系重金属去除领域还存在吸附量较低,吸附选择性、再生性、性能稳定性较差,制备成本较高等问题,这限制了其在水体系重金属离子去除领域的工业化应用。通过改性和结构设计不断提高纳米纤维素材料的吸附效率是行之有效的途径,本文从化学改性和结构设计两方面出发,系统地综述了纳米纤维素在水体系重金属离子去除领域的研究现状,并对其中存在的科学技术问题进行总结。最后,展望了纳米纤维素在水体系重金属离子去除领域的发展趋势。     

含磷材料钝化修复土壤重金属污染的研究进展

全球土壤重金属污染形势严峻,含磷材料被广泛应用于土壤重金属污染治理,其环境适宜性还需要更全面的评估。文章从钝化修复技术简介、含磷钝化修复材料分类、含磷材料钝化机理、总结与展望四个方面详细介绍了含磷材料在土壤重金属污染治理领域中的研究进展。同时指出含磷材料在钝化修复应用中的局限性,发展组合钝化剂是未来研究方向。     

类水滑石化合物的合成及应用研究进展

类水滑石化合物是一类具有层状双羟基结构的阴离子黏土材料,因其独特的阴离子可交换性、孔径的可调变、结构的"记忆效应"、优异的热稳定性及低廉的成本等特殊的性能,近年来备受人们关注。因此,综述了类水滑石的合成方法以及在催化、离子交换、吸附、功能材料等方面的应用,以期为纳米材料的发展做出贡献。     

多级结构材料制备的研究进展

吸附法因制备方法简单,成本低廉,操作方便,已成为废水处理的首要选择。水滑石是典型的层状双金属氢氧化物,因具有层间离子交换性能、层板组成和结构的可调控性、酸碱性以及记忆效应等优势,常作为吸附剂应用于污水处理。本文总结了水滑石材料的结构、性质以及多级结构水滑石的制备方法,介绍了水滑石类材料在污染物吸附方面的应用,指出多级结构水滑石材料有可能成为难降解废水处理剂的重要材料,并提出了未来需要解决的问题。     

Zr~(4+)掺杂对Mg/Al水滑石磷酸根吸附行为的影响

采用共沉淀法制备了系列不同Zr~(4+)含量的Mg/Al/Zr三元类水滑石材料,研究了其对废水中磷酸根离子的吸附性能。采用XRD、DRIFTS、氮气吸脱附等对材料的结构及织构性质进行了表征,并研究了溶液初始pH以及竞争阴离子对磷吸附量的影响。结果表明:掺杂Zr~(4+)能提高类水滑石层板正电荷密度以及增大层间距,有利于磷酸根阴离子的吸附;Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,当n(Zr~(4+))/(Al~(3+)+Zr~(4+))=0.3时,理论饱和吸附量最大,达到76.6 mg/g,比Mg/Al水滑石高出28.7%;酸性环境有利于磷酸根的吸附,而二价阴离子的竞争吸附作用会显著降低磷吸附效果。Mg/Al/Zr类水滑石对磷的吸附机理为静电吸引和阴离子交换协同作用。