层状双金属氢氧化物吸附性能的研究进展

石永霞 高建平

摘 要：面对日益严重的水污染，层状双金属氢氧化物（LDHs）可以作为一种良好的吸附剂。近年来，国内外在水污染方面针对其结构和吸附性能进行了深度的研究。LDHs由于具有良好的阴离子交换特性以及特殊的结构记忆效应，在水污染处理工作中逐渐得到重视。讲述了LDHs的结构与特性以及在吸附中的应用，对LDHs的发展方向进行了展望。

关键词：层状双金属氢氧化物；阳离子表面吸附；阴离子交换性

基金项目：河北省教育厅青年基金项目（QN2020265）；河北农业大学理工基金（ZD201705）

水污染，又称水体污染，污水中的有害化学物质对环境以及人体健康都有严重的危害。目前，越来越多的人关注生命健康，污水处理工作也逐渐引起大家的重视。关于污水处理的方法有很多，最常见的是物理法、化学法、生物法、物理化学法。层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxides，LDHs）又称类水滑石，其阴离子吸附性能良好，在阴离子型污水吸附处理领域应用广泛[1]。本研究依次介绍LDHs的结构与特性、在吸附中的应用以及影响因素等内容，总结LDHs在吸附污染物方面的相关问题及解决方法，并且与水污染现状相结合，对LDHs在污染物吸附领域的发展进行了展望。

1 LDHs的结构与特性

1.1 结构

1.2 特性

金属离子在层板上均匀分布，层与层之间以顶部相互叠在一起，氢键作为层与层之间的作用力，层间的阴离子可以与其他各种阴离子进行交换，正是由于这种特性，其在污水处理领域有着广泛应用。层状双金属氢氧化物有良好的吸附性，这是因为其比表面积较大、层间阴离子可以与各种阴离子交换并且有结构记忆性。

2 LDHs在吸附中的应用

作为吸附剂，LDHs可以对污水中多种污染物进行吸附，这些污染物包括有机物、无机阴离子和重金属离子。其中，对于有机物和阳离子的吸附原理为表面吸附；对于阴离子的吸附原理为层间阴离子的交换性和结构记忆性。

2.1 对有机物的吸附

有机污染物种类繁多，LDHs在其吸附方面研究广泛，例如其对氨基酸的吸附，SILVERIO F等[4]研究发现，MgAlCO3-LDHs对Asp氨基酸和Glu氨基酸有着良好的吸附性，此外，降低温度、减小pH、增大质量浓度对于吸附反应的进行更有利。SAIAH F B D等[5]将NiFeCO3-LDHs及其焙烧产物—双金属氧化物（Layered Double Oxide，LDO）对染料Evans Blue的吸附效果进行了对比，结果表明，LDO吸附效果更好，原因是LDO的比表面积更大一些。研究发现，LDHs-SDS在酸性条件下对橙Ⅱ废料的脱色效果显著。当温度为25 ℃时，质量浓度为0.2 g/L的LDHs-SDS对质量浓度为100 mg/L的染料的脱色率可达到97.41%，在pH为3～11时，其吸附效果较好[6]。

2.2 对无机阴离子的吸附

2.3 对重金属离子的吸附

重金属污染在污染物中占有相当大的比重，是水污染的重要组成部分，LDHs在吸附重金属离子方面的应用也相对成熟，例如，关于污水中铜和汞等重金属离子的去除吸附工作，LDHs已成熟运用。周友飞等[11]用Mg-Al-LDHs对Pb2+进行吸附研究，发现其吸附效果良好，结果表明LDHs在处理水体污染时，不仅在技术上安全可靠，在经济上同样可行，相比于传统的阴离子交换树脂，LDHs不仅有着更好的热稳定性，还有更高的交换容量，并且LDHs经过焙烧处理后仍可重复利用；王琼等[12]对EDTA-LDHs进行研究发现，其对Pb2+的吸附强度远大于Mg-Al-LDHs，EDTA的插入对LDHs产生协同增效作用。EDTA-LDHs对Pb2+的吸附规律与Mg-Al-LDHs和Mg-Al-CLDHs是基本一致的。

3 结语

LDHs有着良好的吸附性能、结构记忆性以及比较特殊的层状结构，在污水处理中表现出良好的吸附特性，其对技术方面的要求不是很高，并且成本较低，近年来受到了越来越多的关注。LDHs在吸附过程中，存在吸附材料难以重复利用、不能保证吸附的专一性、容易受到其他物质的影响等缺陷。如何改善这些缺陷，以使LDHs得到更广泛的应用，是今后的主要研究方向。例如：（1）在表面改性方面对LDHs进行研究，提高其吸附的专一度，进而使吸附更有效率。（2）针对LDHs离子交换和结构重建特性进行探究，最大限度地降低共存離子对其吸附的影响。（3）在合成LDHs材料的方法上进一步突破，减少经济费用。

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[12] 王琼，吴翠玲.改性蒙脱石复合材料在污水处理中的研究与应用[J].环境科学与技术，2004（1）：87-89，115.

Research progress in adsorption properties of layered double metal hydroxides

Shi Yongxia， Gao Jianping

（College of Science & Technology， Hebei Agricultural University， Huanghua 061100， China）

Abstract：In the face of increasingly serious water pollution， layered double metal hydroxides（LDHs）can be used as a good adsorbent. In recent years， the structure and adsorption properties of water pollution have been studied in depth at home and abroad. LDHs has been paid more and more attention to water pollution treatment because of its good anion exchange characteristics and special structure memory effect. The structure and characteristics of LDHs and its application in adsorption are described. The development direction of LDHs is prospected.

Key words：layered double metal hydroxides； cation surface adsorption； anion exchange