核壳磁性纳米粒子在环境治理中的应用进展

来源期刊：材料导报2019年第13期

论文作者：肖治国 成岳 唐伟博 余宏伟

文章页码：2174 - 2183

关键词：核壳;磁性;纳米粒子;吸附;

摘    要：核壳磁性纳米粒子是一类具有核壳结构的磁性纳米粒子。它的核壳型结构使其易于被功能化而满足不同场合下的要求;它的纳米级尺寸使其拥有高比表面积;它的磁性使其易于被永磁体回收再利用。目前核壳磁性纳米粒子被广泛应用于生物研究、医疗卫生及催化等方面。在环境修复的研究中,这种材料达到了吸附剂的要求,将是未来废水处理的理想材料之一。核壳磁性纳米粒子的制备方法多种多样,合适的制备方法更有利于达到高效去除污染物的目的。核与壳的制备顺序对实验条件的要求各不相同;核与壳的制备方法各有差别;不同制备方法的组合对核与壳尺寸的影响也有差异。核壳磁性纳米粒子对污染物的吸附能力、自身在环境中存在的潜在风险和附加设施对环境的影响引人注目。目前核壳磁性纳米粒子的制备方法中,以从核到壳的顺序为主。磁核的制备以化学共沉淀法、溶剂热法居多,壳层的制备以St9ber法、溶胶-凝胶法居多,化学共沉淀法与St9ber法的组合逐渐成为制备Fe3O4@SiO2的经典方法之一。核壳磁性纳米粒子可高效去除多种污染物,包括有机污染物和重金属离子等,吸附过程大多符合Langmuir吸附等温模型和伪二级动力学模型。少量的核壳磁性纳米粒子对生态环境的危害较小,过量的核壳磁性纳米粒子则会对生物细胞产生不良影响。静态磁场不但可以回收核壳磁性纳米粒子,而且可以降低污泥体积指数等。本文对核壳磁性纳米粒子的制备方法进行了总结,对各类方法进行了简要的说明和对比。本文不仅归纳了这类吸附剂对污染物的去除效果及吸附过程,还对这类吸附剂本身所带来的环境风险进行了简要阐述。另外,对静态磁场这种附加设施对活性污泥的影响进行了说明,最后对核壳磁性纳米粒子的发展方向进行了展望。