近年來隨著科技的發(fā)展，許多行業(yè)都會產(chǎn)生大量富含重金屬等有害物質(zhì)的廢水，對人類的生活環(huán)境造成了巨大的危害。為了緩解和修復(fù)水生態(tài)的污染狀況，最常用且有效的方法就是通過“吸附”對有害物質(zhì)進(jìn)行去除，其中吸附劑的性能是吸附效果好壞的關(guān)鍵影響因素。

污水排放是社會痛點

說到吸附劑，最為人所知的莫過于活性炭了。活性炭是一種具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的吸附性能的材料，被廣泛應(yīng)用于冶金、醫(yī)藥、食品及環(huán)境領(lǐng)域，具有使用安全、吸附容量大、來源豐富且價格低廉等優(yōu)點。其制備通常采用磷酸活化法，機(jī)理為改變木材的熱解歷程，具體活化歷程為：①在200℃左右的炭化過程；②在200~300℃形成穩(wěn)定的縮聚炭過程；③在400℃左右的活化過程；④在600℃左右，磷酸制品的熱縮合過程，此時活性炭的灰分較高。

不過單純只是活性炭，其吸附能力似乎略顯不足，于是便有研究者提出將兩種不同的材料疊加使用，使其帶來1+1＞2的效果，比如說活性炭與二氧化硅就是一對好搭檔。二氧化硅是一種含有較大的孔容和孔徑的無機(jī)非金屬材料，具有硬度大，熱穩(wěn)定的特點，它與活性炭相比，主要優(yōu)勢在于其在高溫下依然能保持其硅骨架和孔狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此常被廣泛地應(yīng)用于各種復(fù)合材料的制備。

目前活性炭-二氧化硅的制備主要是通過多晶硅生產(chǎn)副產(chǎn)物四氯化硅與含碳生物質(zhì)按木屑等生產(chǎn)。利用四氯化硅殘液對木質(zhì)有比較好的脫水碳化能力，可將廢棄的桉木屑進(jìn)行半碳化， 再進(jìn)一步高溫活化，就能得到這種具有活性炭疏水性和二氧化硅親水性的雙功能多孔吸附材料。

C-SiO₂的外形圖和SEM圖

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，C-SiO₂復(fù)合材料具有相當(dāng)出色的吸附能力，對于化工行業(yè)中的各種有害物質(zhì)都能實現(xiàn)不錯的吸附效果。胡育等利用氯硅烷殘液與多種試劑一同處理桉木屑，經(jīng)水解、脫水后生成的C-SiO₂吸附材料在短時間內(nèi)可對染料有較快的吸附速度，脫色效率高；周旭梅等用高錳酸鉀氧化改性C-SiO₂吸附材料后，發(fā)現(xiàn)對于銅離子廢水具有很好的吸附效果，合適用量下吸附率超過90%。

另外，由于活性炭和二氧化硅還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，因此它們在臨床方面的應(yīng)用也在日益增多，如作為載體吸附藥物、吸附有毒藥物、起局部及全身治療作用。王應(yīng)紅等比較了C-SiO₂復(fù)合材料和市售活性炭對姜黃素吸附性能，發(fā)現(xiàn)前者對色素的吸附效果更佳，這可能因為姜黃素是多酚類極性物質(zhì)，雙功能吸附材料不僅通過發(fā)達(dá)的微孔進(jìn)行吸附，二氧化硅表面羥基也會通過氫鍵形成增加吸附量，為將吸附材料用于固載姜黃素等極性藥物用于醫(yī)療領(lǐng)域作了初步的探索。

擁有超多功效的姜黃素

總而言之，活性炭-二氧化硅復(fù)合材料確實具有出色的吸附能力，而且它的制備還可以使四氯化硅等工業(yè)廢棄物得到合理的利用，以廢冶廢并節(jié)約成本，符合當(dāng)今社會最推崇的綠色發(fā)展理念，相信它在印染、醫(yī)藥、食品等行業(yè)都能有不錯的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

資料來源：

新型活性炭-二氧化硅復(fù)合改性材料對銅離子的吸附，周旭梅，吳亮，王應(yīng)紅，劉雪，羅云，鮮小林，謝瑞陽。

活性炭-二氧化硅雙功能吸附材料對姜黃素的吸附，王應(yīng)紅，夏烈文，張海連。

活性炭-二氧化硅吸附劑的制備和對活性紅染料的吸附，胡育，宋連香，夏烈文，王應(yīng)紅。

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