祝婷，夏勇，羅常明，黃星，譚洲洋

（1.長沙中聯消防機械有限公司，長沙 410200 ；2.湖南中偉新能源科技有限公司，湖南 寧鄉(xiāng) 410625）

近年來，隨著國家對水體污染防治工作的重視，尋找高效、低成本的水處理劑，從水體中除去重金屬離子、油類、含苯基類、染料等污染物變得日益重要。去除水體中污染物的方法包括生物氧化法、離子交換法、化學反應法和吸附法等[1]。吸附法具有操作簡單、成本低、處理效果好等特點，因此受到廣泛關注。多孔材料因其表面積大、孔隙豐富等特點，常作為水中污染物的吸附劑。但其純粹的吸附性，不足以達到很好的污染物去除效果，因此可通過負載手段，提高多孔材料在水處理領域的應用效果[2，3]。本文主要就負載型水處理劑的制備方法及其在重金屬離子廢水、油類廢水、含苯基類廢水、染料廢水處理中的應用進行闡述。

1 水處理劑的制備方法

目前，以多孔材料為載體，通過負載手段制備水處理劑的方法很多，包括溶膠-凝膠法、浸漬法、離子交換法等。

1.1 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是近年來發(fā)展起來的一項新技術，反應條件溫和、操作簡單，制備的復合材料具有以下優(yōu)點：組分高度均勻、比表面積高；孔徑分布均勻、可控；活性高。

Adam F 等[4]通過溶膠-凝膠技術分別在堿性、中性和酸性介質中，合成了二氧化硅負載無定形鉬復合催化劑，對去除溶液中的苯甲醛有很好的效果。Wang B等[5]以多孔非金屬礦物硅藻土為原料，采用溶膠-凝膠法制備TiO2/硅藻土復合材料，并通過在紫外光照射下對羅丹明B 的降解效果，研究TiO2/硅藻土復合材料的光催化活性和吸附能力，所制備的水處理劑活性高、穩(wěn)定性好，在750℃煅燒時，對羅丹明B 的去除效率最佳。

1.2 浸漬法

浸漬法是將載體材料浸泡在含有活性組分的溶液中，浸漬一段時間后，除去余下的溶液，然后經過干燥、焙燒、活化等工藝，得到水處理劑，制備過程見下圖。浸漬法操作簡單實用，是制備負載材料常用的方法之一。

浸漬法制備流程

Wang G 等[6]以磷鎢酸為活性成分，采用超聲浸漬法制備了二氧化硅負載雜多酸催化劑，并對并噻吩的氧化脫硫催化穩(wěn)定性進行了研究。Xu X 等[7]采用濕法浸漬法，將氧化鎂負載在粉煤灰上，用于吸附水溶液中的氟。在pH 值為3.0、濃度為100mg/L、溫度為318K 的條件下，對氟的吸附量可達6.0mg/g。

1.3 離子交換法

離子交換法是將載體材料表面的離子與活性組分交換，將活性組分交換到載體上，然后經過洗滌、干燥、焙燒、還原等后處理過程，最終制得負載型水處理劑。離子交換反應一般是可逆的過程，制得的水處理劑具有活性高、分散性好等特點。該法適用于制備含量低、利用率高的貴金屬催化劑，也常用于沸石分子篩、離子交換樹脂的改性過程。

譚萬春等[8]通過離子交換法在天然沸石上負載Fe3O4，制備Fe3O4/沸石水處理劑，該材料能夠循環(huán)使用，經5 次使用后，對模擬苯酚廢水的去除率基本保持不變，而且在60min 之內對100mg/L 的模擬苯酚廢水的吸附率達到90%以上。

1.4 其他制備方法

Visa M 等[9]用水熱法合成了一種新型的氧化鎢-粉煤灰復合材料，將納米氧化鎢摻入粉煤灰的微觀結構中可得到更均勻的聚集體且孔表面分布規(guī)則。該材料將光催化性和吸附性相結合，顯著提高了對染料和金屬Cu2+的去除效率。

李東等[10]采用液相化學沉積法制備凹凸棒石黏土負載納米Cu2O 復合吸附劑，該吸附劑分散較好，凹凸棒石黏土表面未有大量聚集的納米Cu2O，吸附性與光催化性協同作用，提高了對模擬染料廢水的去除能力，去除效率達到93%以上。

2 水處理劑的應用

以多孔材料為載體，制備的水處理劑以優(yōu)異的吸附性、光催化性以及官能團絡合能力，在廢水處理中得到了廣泛應用。

2.1 油類污染物的處理

隨著石油經濟的發(fā)展，油類易進入水環(huán)境，在表層形成水膜，致使水體缺氧，水下生物大量死亡，對環(huán)境造成了嚴重的污染[11]。油類常以分散或乳化的形式存在于水溶液中。用于去除油類污染物的方法主要有吸附法、空氣浮選法、絮凝法和凝聚法。其中吸附法最常用，多種吸附材料如活性炭、碳纖維和聚氨酯泡沫體被廣泛用于吸附過程。然而，這些材料吸附能力較低，不能達到很好的污染物去除效果。通過將多孔材料改性制成負載型材料，可明顯提高處理效果。

Zhang Y 等[12]制備了磷酸鋯摻雜混合硅膠/PSF復合膜，處理含油污水效果顯著。Chen C 等[13]制備了錳鐵銅/氧化鋁催化劑，用于石油煉油廢水的處理，該復合金屬氧化物催化劑對含油廢水的去除效果顯著。

由于膨脹石墨質量輕，會浮在水面上，在油污吸附方面更有優(yōu)勢。在其表面負載磁性微粒、吸附油污后，更便于從廢水中分離回收。Ding X 等[14]在膨脹石墨表面負載鈷鐵氧體納米粒子，在最佳條件下對原油的吸附容量為35.72g/g。Wang C Y 等[15]制備了納米Fe3O4/膨脹石墨復合材料，提高了對油類污染物的吸附效果。

2.2 含苯基類廢水的處理

苯基化合物屬于有機化合物，具有較強的生物毒性且難以降解。此類廢水未經處理排入環(huán)境中會導致生態(tài)環(huán)境惡化，甚至會威脅人類的生命健康。

Zhang G Y 等[16]以γ-Al2O3作為載體，采用浸漬法制備了Fe2O3/Al2O3水處理劑，用于去除水中的苯酚，去除率達到97.98%，而且該水處理劑可以重復使用。Gu C 等[17]制備了納米零價鐵/蒙脫石，用于除去水中的硝基苯。該復合材料反應活性高，對硝基苯有較高的去除率。Russo AV 等[18]用天然斜發(fā)沸石負載納米零價鐵去除水溶液中的芳香烴類化合物，在緩沖溶液的pH 值為3—4、溫度為20℃、苯柱內的水力停留時間為40min 的條件下，其對苯的降解效率達到80%，且這種穩(wěn)定性至少能保持600min。

2.3 染料廢水的處理

染料廢水具有色度高、懸浮物多、成分復雜等特點，降解難度大。大多數的染料毒性較大，易給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來嚴重威脅。

Zheng L[19]制備了硅藻土/殼聚糖-鐵（Ⅲ）復合吸附劑，用于去除陰離子偶氮染料，這種復合吸附劑表現出很好的吸附性能。Ke D 等[20]制備了聚氨酯-凹凸棒石復合材料，用于孔雀石綠染料廢水的處理。Duan L等[21]用過一硫酸鹽改性氧化錳分子篩，改性的復合催化劑性質穩(wěn)定，在可見光照射下，活性明顯提高。翟永清等[22]通過液相沉淀法將CeO2負載在經H2SO4活化的粉煤灰上，并將制得的復合材料用于降解酸性紅B模擬染料廢水，在日光照射下反應120min，脫色率為93.2%；在紫外光照射下反應120min，脫色率為97.5%。李莉等[23]分別用簡單混合法和固相分散法兩種方法制備TiO2/HZSM-5 型分子篩水處理劑，用于去除水中的甲基橙。結果表明：當TiO2與HZSM-5 的質量比小于0.05 時，隨著分子篩質量的增加，固相分散法制備的水處理劑對甲基橙的去除率增大；當TiO2與HZSM-5 的質量比為0.02—0.05 時，光催化性保持平穩(wěn)。單獨使用TiO2的降解效率為32.7%，而復合水處理劑的降解效率為68.8%。商丹紅等[24]將鐵負載在粉煤灰上制成復合材料，研究其對活性黃染料廢水的脫色效果。在pH 值為1.7、COD 濃度為200mg/L 的活性黃染料廢水中，加入0.005g/mL 的復合材料和1.13mol/L 的H2O2溶液1.0mL，反應一段時間后，染料廢水中的COD 去除率為63%、脫色率高達99%，脫色效果明顯。

2.4 重金屬離子廢水的處理

Singhon R 等[25]將脫乙酰殼聚糖負載在二氧化硅上，制備了復合吸附劑用于除去溶液中的Cu2+。由于殼聚糖具有-NH2、-OH 等官能團，能夠與Cu2+發(fā)生配位作用，對于Cu2+的去除效果明顯。Fellenz N 等[26]用氨丙基改性介孔二氧化硅除去重金屬Cr（Ⅵ），最大吸附量為87.1mg/g。該材料易再生，可重復使用，在工業(yè)上具有一定的應用前景。He S 等[27]制備了兩種新的二氧化硅負載多齒配體的吸附劑，對Pb2+、Hg2+進行吸附，對Hg2+的最大吸附容量為225.8mg/g，吸附過程由膜擴散控制且為二階模型。李路華等[28]制備了殼聚糖/活性炭復合材料用于除去污水中的Hg2+，在pH 值為3.7、反應時間為25min 的條件下，Hg2+的去除率高達99.56%，比單獨用活性炭去除Hg2+的效率提高了17.22%。

3 結語

以來源廣泛的多孔材料為載體制備負載型水處理劑，可減少生產成本。

制得的負載型水處理劑在水處理過程中，能夠回收利用，不會造成二次污染。

制備的水處理劑具有再生性，可多次循環(huán)利用。

以多孔材料為載體制備的多功能性水處理劑，可通過吸附、催化、絡合等協同作用，提高對廢水的處理效果。