荊秀艷，趙文華，王涵，陳龍，張煥，劉轉(zhuǎn)年

（1西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054；2中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所，陜西 西安 710065）

重金屬螯合復(fù)合材料研究進(jìn)展

荊秀艷1，趙文華2，王涵1，陳龍1，張煥1，劉轉(zhuǎn)年1

（1西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710054；2中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所，陜西 西安 710065）

重金屬離子由于其毒性和不可降解性，嚴(yán)重威脅著人們的生存環(huán)境和身體健康，一直是環(huán)境污染治理領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文介紹了重金屬離子的危害和來源及處理方法，綜述了重金屬螯合劑和重金屬螯合復(fù)合材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析評述了以高分子樹脂、硅膠微粒、生物質(zhì)、納米顆粒和多孔介孔材料為基體的重金屬螯合復(fù)合材料的國內(nèi)外研究進(jìn)展?fàn)顩r和存在問題。提出重金屬螯合復(fù)合材料今后研究方向?yàn)椋夯w材料的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮材料來源、價(jià)格和性能，優(yōu)先選擇生物質(zhì)材料、納米材料和多孔介料；選擇和探索新的高效螯合功能基團(tuán)；復(fù)合材料制備和使用過程中應(yīng)注意材料與環(huán)境的相容性，不產(chǎn)生環(huán)境污染。

重金屬離子；螯合；復(fù)合材料；廢水處理

重金屬是指相對密度大于5（一般指密度大于4.5 g/cm3的金屬）、相對原子質(zhì)量大于55的金屬，約有45種，一般都屬于過渡元素。環(huán)境污染方面所說的重金屬，主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷。進(jìn)入環(huán)境中的重金屬離子在水中不能被分解，能夠在植物和動(dòng)物體內(nèi)積累并進(jìn)入食物鏈，或通過污染空氣進(jìn)入人的呼吸道，進(jìn)入人體后和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使其失去活性，也可能在人體的一些器官中累積，危害健康。

據(jù)報(bào)道，我國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染，直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。2009年，我國1/6的耕地受到重金屬污染，重金屬污染土壤面積至少有2000萬公頃。2012年1月，廣西龍江發(fā)生鎘污染。污染水體進(jìn)入下游柳江系統(tǒng)，使柳江上游河段鎘濃度超標(biāo)達(dá)5倍。龍江鎘污染對下游人口達(dá)300余萬的柳州市飲水安全造成了威脅。重金屬污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅我國人民的身體健康和生命安全，制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

重金屬離子污染主要來源于電鍍、含鉛蓄電池、電子設(shè)備制造、皮革及其制品、有色金屬礦采選及冶煉、化學(xué)原料及化學(xué)制品、危險(xiǎn)廢物處置及其他類型的涉重金屬企業(yè)。目前對含重金屬離子廢水的處理技術(shù)也多種多樣，主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、離子交換法、吸附法、膜分離法等。每種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且由于如成本高、材料消耗量大或原料來源困難等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的原因而常受到限制。

1 重金屬螯合劑的研究現(xiàn)狀

由一個(gè)簡單正離子（稱為中心離子）和幾個(gè)中性分子或離子（稱配位體）結(jié)合而成的復(fù)雜離子叫作配離子（又稱絡(luò)離子），含有配離子的化合物叫配位化合物。在配合物中心離子與配位體通過配位鍵結(jié)合。絡(luò)合劑是指能夠與金屬離子絡(luò)合的物質(zhì)，分為一般絡(luò)合劑和螯合劑兩大類。螯合劑不但具有可供配位的孤獨(dú)電子對，而且能與配位金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，金屬離子取代配位原子上的氫（或鈉）而進(jìn)入螯合環(huán)中，使金屬離子鈍化，形成的絡(luò)合物稱為螯合物。能夠形成螯合物的有機(jī)基團(tuán)很多，一般都是周期表中第Ⅴ、Ⅵ族的非金屬原子。配位原子以O(shè)和N最為常見，其次是S，此外還有P、As等?？梢则系幕鶊F(tuán)有—OH、—NH2、—COOH、—SH等。

螯合沉淀法是目前處理重金屬廢水最有效、最常用的一種方法。它是利用高分子重金屬螯合劑（也叫作捕集劑）與水中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等多種重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)，生成不溶于水的絮狀重金屬絡(luò)合物沉淀，來去除廢水中的重金屬離子，應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電方面的飛灰重金屬治理方面也有獨(dú)特功效。螯合沉淀法的去除效率高、pH值適用范圍寬、處理效果好，特別是對低濃度廢水也有非常好的效果，所生成絡(luò)合物性質(zhì)穩(wěn)定，在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性條件下不會(huì)析出重金屬離子，在-100 ℃～300 ℃的溫度范圍內(nèi)重金屬螯合物也非常穩(wěn)定，在自然環(huán)境下可保持長達(dá)數(shù)百年的聚合物穩(wěn)定性。

常用的高分子重金屬螯合劑（也叫重金屬捕集劑）是一類具有螯合功能水溶性的高分子，基體具有親水性的螯合形成基，它與水中的重金屬離子選擇性地反應(yīng)，生成不溶于水的金屬絡(luò)合物，來去除廢水中的重金屬。我國于20世紀(jì)70年代末開始重金屬螯合劑的研究和應(yīng)用并取得良好效果。李嘉等[1]合成了一種含二硫代氨基甲酸基團(tuán)的高分子螯合劑DTC，采用不同種類的多胺或聚乙烯亞胺與二硫化碳反應(yīng)得到構(gòu)成重金屬螯合劑基本骨架的多胺，其相對分子質(zhì)量一般在500以下，以60～250為最佳。王碧等[2]用聚丙烯酰胺與鹽酸羥氨、氫氧化鈉在一定溫度下反應(yīng)一定時(shí)間，用乙醇沉淀分離、干燥得到高分子重金屬捕集劑。用其處理含鉛廢水，生成了高度交聯(lián)網(wǎng)狀的、相對分子質(zhì)量成若干倍增長的、穩(wěn)定的高分子重金屬捕集沉淀。沉淀一旦生成，便有很好的絮凝沉積效果且進(jìn)入污泥后難以返溶。Xu等[3]用五硫化二磷與丙醇合成了丙酯二硫代磷酸酯處理重金屬廢水。在各種重金屬離子共存時(shí)比重金屬離子單獨(dú)存在時(shí)更容易被去除，且可直接用來處理酸性廢水，不需要調(diào)節(jié)廢水的pH值。Essawy等[4]用酰胺、丙烯酸甲酯和乙烯基吡咯烷酮制成了一種聚乙烯基共聚物丙烯酸甲酯水凝膠，對重金屬離子的親合性好，適用于處理酸性廢水，且具有再生容易等特點(diǎn)。

上述重金屬捕集劑為水溶性液體，儲運(yùn)困難，且螯合劑與重金屬離子生成的絮體通常要投加絮凝劑進(jìn)行沉淀分離，不僅增加了工藝難度和運(yùn)行費(fèi)用，在一些不適于液體投加的領(lǐng)域如煙氣飛灰、土壤重金屬污染等領(lǐng)域，大大限制了其應(yīng)用范圍。

2 重金屬螯合復(fù)合材料研究進(jìn)展

基于液體螯合劑存在的問題，國內(nèi)外的專家學(xué)者將螯合劑的螯合官能團(tuán)通過化學(xué)接枝等手段固定在顆粒表面，開發(fā)既有螯合基團(tuán)優(yōu)異的螯合性能又有基體良好力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的重金屬離子螯合復(fù)合材料，根據(jù)所采用的基體材料分為以下幾類。

2.1 高分子樹脂

高分子樹脂本身所具有的高分子結(jié)構(gòu)和所含的官能團(tuán)，使其易于與螯合功能基團(tuán)分子間容易化學(xué)結(jié)合，制備以高分子樹脂為基體的重金屬螯合復(fù)合材料。制備時(shí)主要是在樹脂表面通過化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)接枝等方法將螯合功能基團(tuán)引入樹脂表面的分子結(jié)構(gòu)中，所引入的螯合基團(tuán)主要包括二硫代氨基甲酸鹽（DTC）、多烯多胺和氨基酸等。Jing等[5]將N,N'-雙(羧甲基)二硫代氨基甲酸鈉固定在氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯樹脂（Cl-PS-DVB）母體上制得N,N'-雙(羧甲基)二硫代氨基甲酸樹脂，考察了其對Cu2+、Pb2+和Ni2+離子的吸附行為和機(jī)理。劉春萍等[6]以聚氯乙烯為大分子骨架，經(jīng)三乙烯四胺胺化，再與二硫化碳和乙醇鈉反應(yīng)，得到的二硫代氨基羧酸鹽改性聚氯乙烯樹脂進(jìn)一步與氯乙酸鈉反應(yīng)，合成了一種同時(shí)含N、S、O的羧甲基二硫代氨基甲酸酯改性聚氯乙烯樹脂。合成樹脂對Ag+、Hg2+、Au3+、Pb2+離子的吸附容量分別達(dá)2.058 mmol/g、1.514 mmol/g、1.125 mmol/g和0.415 mmol/g，而對Cu2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Mg2+等離子吸附容量很小，甚至不吸附。紀(jì)春暖等[7]研究表明，聚苯乙烯負(fù)載聚酰胺-胺型螯合樹脂對Hg2+具有較高的吸附選擇性，從二元金屬離子混合液中對Hg2+的回收率達(dá)到85.3%以上。周赟等[8]采用懸浮聚合法合成甲基丙烯酸縮水甘油醚（GMA）-二乙烯基苯（DVB）共聚物大孔樹脂，然后通過樹脂中的環(huán)氧基與多乙烯多胺的反應(yīng)得到相應(yīng)的胺化吸附樹脂，胺化吸附樹脂對Cu2+、Co2+、Ni2+和Zn2+均具有明顯的吸附作用，對銅離子的吸附效果最好。金漫彤等[9]以乙烯醇為原料，戊二醛作交聯(lián)劑，采用懸浮聚合法制備球狀交聯(lián)聚乙烯醇顆粒，在球狀聚乙烯醇表面通過活化接枝法引入了氨基酸功能基，制得具有抗生物侵蝕能力同時(shí)帶有螯合重金屬離子配位基團(tuán)的高分子螯合劑，一定條件下鉛捕集效率達(dá)98 %。萬敏等[10]在縛酸劑Na2CO3存在下，使溶脹的氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯（CMCPS）微球表面的氯甲基與對羥基苯甲醛（HBA）發(fā)生親核取代反應(yīng)，制得了醛基（AL）化改性的交聯(lián)聚苯乙烯（ALCPS）微球，并利用所制ALCPS微球與甘氨酸發(fā)生縮合反應(yīng)，制備了同時(shí)含有席夫堿配基與羧基的席夫堿型螯合樹脂AGCPS微球，所得席夫堿型螯合樹脂對銅離子具有較強(qiáng)的螯合吸附能力。

除了在樹脂基體表面改性外，也可在樹脂制備過程中直接引入螯合基團(tuán)，得到性能優(yōu)異的螯合復(fù)合材料。在實(shí)驗(yàn)室合成DTC時(shí)，加入環(huán)氧氯丙烷作為交聯(lián)劑，制備螯合吸附樹脂，其對水溶液中的Ni2+、Cu2+、 Zn2+和Pb2+均有非常好的螯合吸附性能。

以高分子樹脂為基體對其功能化過程易于實(shí)現(xiàn)且能得到性能優(yōu)良的螯合功能材料，但由于高分子樹脂一般價(jià)格較高，也可考慮以廢棄高分子樹脂為基體進(jìn)行功能化制備螯合功能的復(fù)合材料，既降低成本，也有利于廢棄物的資源化利用。

2.2 硅膠微粒

硅膠具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積、好的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，在其表面接枝螯合功能基團(tuán)，可將其功能性、力學(xué)性和化學(xué)穩(wěn)定性相結(jié)合，這方面的報(bào)道較多，主要是通過偶聯(lián)劑改性接枝的方法來進(jìn)行。An等[11]將聚乙烯亞胺（PEI）接枝到硅膠顆粒表面經(jīng)γ-氯丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)制備了一種對重金屬離子有強(qiáng)吸附能力的新型吸附材料PEI/SiO2，其對Pb2+飽和吸附量達(dá)到17.5 mg/g。Wang[12]以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷作為介質(zhì)，將功能大分子聚甲基丙烯酸接枝到硅膠顆粒表面，接枝顆粒對Cd2+的飽和吸附量達(dá)到42.6 mg/g。李延斌等[13]以偶聯(lián)劑γ-氯丙基三甲氧基硅烷為媒介，將聚乙烯亞胺（PEI）以偶合接枝的方式接枝于微米級硅膠微粒表面，制得接枝微粒PEI-SiO2，然后以氯乙酸為試劑，通過親核取代反應(yīng)將亞氨乙酸（IAA）基團(tuán)鍵合于硅膠微粒表面，形成了具有多齒配基的亞氨乙酸型螯合微粒IAA-PEI-SiO2。與接枝微粒PEI-SiO2相比，螯合微粒IAA-PEI-SiO2對Cu2+及Eu3+的吸附容量大幅度提升，顯示出強(qiáng)螯合吸附特性。安富強(qiáng)等[14]還通過γ-氯丙基三甲氧基硅烷媒介，將聚乙烯亞胺偶合接枝到硅膠微粒表面，形成了化學(xué)鍵聯(lián)的復(fù)合材料PEI/SiO2。以Cu2+為模板離子，以環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，通過配位鍵作用對化學(xué)鍵合在硅膠表面的PEI大分子鏈進(jìn)行了離子印跡，制備了對Cu2+的結(jié)合量大、選擇性高的復(fù)合型Cu2+印跡材料IIP-PEI/SiO2。

除了PEI外，其他螯合功能基團(tuán)也被嘗試接枝到硅膠微粒表面。Gao等[15]將微米級硅膠顆粒先用偶聯(lián)劑γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性，然后將丙烯腈接枝聚合到顆粒表面得到PAN/SiO2。以鹽酸羥胺作為反應(yīng)試劑經(jīng)過偕胺肟化反應(yīng)接枝的PAN轉(zhuǎn)變?yōu)榫圪砂冯?，得到?fù)合螯合顆粒PAO/SiO2，其對Pb2+和Cu2+的飽和吸附量分別達(dá)到120 mg/g和100mg/g，對重金屬離子的選擇順序?yàn)镃u2+＞＞Ni2+＞Pb2+＞Cd2+。雷青娟等[16]將對羥基苯磺酸鈉（SHBS）接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA）大分子鏈上，制備出一種新型磺酸型螯合吸附材料SHBS-PGMA/SiO2，其對Cd(Ⅱ)有很強(qiáng)的螯合吸附能力，吸附容量可以達(dá)到0.40 mmol/g。安富強(qiáng)等[17]將 5-氨基水楊酸接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA）大分子鏈上，制備了一種新型螯合吸附材料ASA-PGMA/SiO2，其對Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+具有很強(qiáng)的螯合吸附能力，吸附容量分別可以達(dá)到0.42 mmol/g、0.40 mmol/g、0.35 mmol/g、0.31mmol/g。

以硅膠微粒為基體，可得到力學(xué)性能好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的螯合復(fù)合材料。但由于偶聯(lián)改性接枝工藝相對復(fù)雜，PEI的價(jià)高昂貴，所制備材料的價(jià)格較高，今后的研究應(yīng)以創(chuàng)新制備工藝和選擇廉價(jià)高效螯合基團(tuán)為目標(biāo)。

2.3 生物質(zhì)

生物質(zhì)是地球上最廣泛存在的物質(zhì)，包括所有動(dòng)物、植物和微生物以及由這些有生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的許多有機(jī)質(zhì)。將螯合功能的大分子基團(tuán)引入生物質(zhì)，可制得性能優(yōu)良的螯合復(fù)合材料。吳家前等[18]以甘蔗渣為原料，硝酸鈰銨為引發(fā)劑，接枝二乙烯三胺單體，制得胺基螯合蔗渣纖維素吸附劑并對模擬廢水中的Cu2+進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，研究了各因素胺基螯合蔗渣纖維素吸附重金屬離子的影響。Osvaldo Karnitz Jr.等[19]將甘蔗渣用琥珀酸酐進(jìn)行化學(xué)改性得到改性甘蔗渣，研究了其對水溶液中Cu2+、Cd2+和Pb2+的吸附性能。Mansour等[20]采用聚苯胺包覆鋸末制備吸附劑（PANI/SD），研究了其對水溶液中Cd2+的吸附性能及其影響因素。Mohamed等[21]研究了聚乙烯亞胺浸漬棕櫚殼活性炭對Pb2+的吸附，PEI/AC的比為16.68%和29.82%時(shí)，對Pb2+的吸附量增加。

除甘蔗渣和鋸末等外，淀粉和殼聚糖也被用作基體制備重金屬螯合復(fù)合材料。林梅瑩等[22]以木薯淀粉為原料，通過乳液聚合法制備淀粉與甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝共聚物，再改性得到氨基改性淀粉，改性淀粉對實(shí)際廢水中的重金屬離子去除率接近100%。李義久等[23]將天然淀粉進(jìn)行交聯(lián)、接枝改性制備的二硫代氨基甲酸基淀粉對重金屬和染料具有極強(qiáng)的吸附能力，吸附作用主要發(fā)生在淀粉顆粒的表面，通過螯合作用吸附重金屬離子，通過靜電作用吸附染料分子。Liu等[24]制備了以Pb2+作為印跡離子的生物基二硫代氨基甲酸鹽改性殼聚糖微球，在pH=6、30 ℃時(shí)，最大吸附容量達(dá)359.68 mg/g，對Pb2+具有優(yōu)先選擇性。

除此之外，Zhang等[25]采用戊二醛交聯(lián)和乙二胺四乙酸二酐化學(xué)改性的方法制備了磁性面包酵母生物質(zhì)吸附劑，其對Pb2+、Cd2+的最大吸附容量分別為99.26 mg/g和48.70 mg/g。采用0.1 mol/L的HCl對吸附劑進(jìn)行再生，可使用3次以上，重金屬回收率超過80%。Nuri ünlü等[26]研究了金屬離子Cu2+、Pb2+和Cd2+在二硫代氨基甲酸酯-孢粉素上的吸附情況，吸附容量分別達(dá)到0.2734 mmol/g、 0.4572 mmol/g和0.0631 mmol/g。

生物質(zhì)材料來源廣泛，環(huán)保無污染，可生物降解，價(jià)格低廉。以農(nóng)業(yè)廢棄物和功能性生物質(zhì)材料作為基體來制備螯合復(fù)合材料，不但可以使這些生物質(zhì)材料得到充分利用，而且會(huì)減少廢棄物排放。

2.4 納米顆粒

納米顆粒具有的常規(guī)顆粒所不具備的高表面活性，容易與其他原子反應(yīng)相結(jié)合。以納米顆粒為基體，可利用具有螯合功能的大分子基團(tuán)對納米顆粒進(jìn)行表面改性制備螯合復(fù)合材料。Abbas Afkhami 等[27]將2,4-二硝基苯肼加載在十二烷基硫酸鈉包覆的納米Al2O3表面用以去除水中的金屬離子Pb2+、Cd2+、Cr3+、Co2+、Ni2+和Mn2+，改性納米氧化鋁吸附劑對這些離子混合溶液中的Pb2+、Cr3+和Cd2+的吸附容量最高。Xin等[28]采用一種低成本、環(huán)境友好的工藝制備了胺功能化的介孔Fe3O4納米顆粒，最大氨基接枝率為0.1790 μg/mg，納米顆粒可在低磁場中1 min內(nèi)從水中簡單分離，最佳條件下，納米顆粒對50 mL、5 mg/L的Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除率超過98%。

除表面改性外，也可將納米顆粒與具有螯合功能的大分子基團(tuán)復(fù)合制備螯合復(fù)合材料。如利用納米Fe3O4的磁性制備可采用磁性分離的螯合復(fù)合材料。Gülay Bayramo?lu等[29]在納米Fe3O4存在的情況下，以甲基丙烯酸縮水甘油酯和乙二醇二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯為原料，采用懸浮聚合法制備了磁性聚微球。聚合后用聚乙烯亞胺包覆磁性微球，所得磁性微球吸附Cr6+的最大吸附容量為137.7 mg/g。周利民等[30]利用反相懸浮分散法制備Fe3O4/殼聚糖磁性微球，并經(jīng)硫脲改性。改性微球?qū)g2+的吸附量隨pH值升高而增加，但隨溫度升高而下降。Zhang等[31]合成了Fe3O4-SiO2-聚(1,2-二氨基苯）亞微米顆粒并用于去除水溶液中的As3+、Cu2+和Cr3+，其最大吸附容量As3+(84 mg/g± 5 mg/g，pH = 6.0) ＞Cr3+(77 mg/g± 3 mg/g，pH = 5.3) ＞ Cu2+(65 mg/g±3 mg/g，pH = 6.0)，螯合作用是其主要吸附機(jī)理。

將納米材料的特殊性能與螯合功能基團(tuán)的螯合性能相結(jié)合，可制備出具有特殊功能納米螯合復(fù)合材料，但由于納米顆粒的粒徑太小，分離困難也限制其應(yīng)用。

2.5 多孔介孔材料

多孔介孔材料具有豐富的空隙結(jié)構(gòu)、大的比表面積和優(yōu)異的吸附性能，以其為基體可充分利用其表面結(jié)構(gòu)，得到既具有吸附性能又具有螯合性能的重金屬螯合復(fù)合材料。黏土礦物因其豐富的儲量、獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的吸附性能，成為制備螯合復(fù)合材料的首選。朱洪濤等[32]利用EDTA對重金屬離子的螯合作用，將其作為有機(jī)陰離子插入到鎂鋁水滑石的層間，采用共沉淀法制備了復(fù)合層狀材料EDTA·Mg-AlLDH。合成物的層間陰離子以EDTA4-形式穩(wěn)定存在，用其處理56 mg/L的Cd2+溶液的去除率可達(dá)98.20%。Wang等[33]將氨基安替比林固定到膨潤土上，最佳pH值條件下，吸附劑對Cr3+、Hg2+和Pb2+的最大靜態(tài)吸附容量分別為38.8 mg/g、52.9 mg/g和1 55.5 mg/g。含2%、2.0 mL硫脲的1.0 mol/L的HCl溶液可有效地洗脫吸附的金屬離子。Liang等[34]通過高速剪切工藝對坡縷石進(jìn)行巰基和氨基功能化改性，分析表明，改性主要發(fā)生在坡縷石和有機(jī)硅烷的硅醇基之間，改性后坡縷石晶體結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯改變，改性可顯著提高坡縷石對Pb2+、Cd2+和Cu2+的吸附性能。

除黏土礦物外，介孔分子篩也可用作螯合復(fù)合材料的基體。張一平等[35]采用接枝法合成了具有吸附和配位反應(yīng)雙重功能的新型污水凈化材料-胺基功能化HMS介孔分子篩，胺基功能化后HMS對重金屬離子吸附能力增強(qiáng)并且隨著樣品表面胺基含量增加而增強(qiáng)。柏珊珊等[36]為了改善介孔分子篩MCM-41的吸附性能，通過兩步化學(xué)反應(yīng)依次用3-氨丙基三乙氧基硅烷和一溴代乙酸對其進(jìn)行化學(xué)修飾，經(jīng)過羧基化表面修飾后，介孔吸附劑對50 mg/L的Cu2+理論最大吸附量為38.46mg/g。

以多孔介孔材料為基體可制備具有吸附和螯合雙重功能的螯合復(fù)合材料，提高其對重金屬離子的吸附選擇性和吸附容量，是制備高性能重金屬螯合吸附材料的一個(gè)重要途徑。

3 結(jié) 語

關(guān)于重金屬螯合復(fù)合材料的研究才開始并逐漸成為熱點(diǎn)，根據(jù)以上國內(nèi)外研究進(jìn)展的分析，認(rèn)為今后重金屬螯合復(fù)合材料研究應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。

（1）基體材料的選擇，應(yīng)該考慮其來源、價(jià)格、性能，重點(diǎn)考慮生物質(zhì)材料、多孔介孔材料和納米材料。利用廢棄生物質(zhì)作為基體，可制得價(jià)格低廉、易于生物降解的螯合復(fù)合材料。利用多孔介孔材料或納米材料作為基體可以將基體材料的固有性能與螯合基團(tuán)的螯合性能結(jié)合起來，制備具有復(fù)合功能的螯合復(fù)合材料。

（2）螯合功能基團(tuán)的選擇，除了常規(guī)的螯合功能大分子外，選擇和探索新的價(jià)格低、性能好螯合功能基團(tuán)。

（3）復(fù)合材料開發(fā)，應(yīng)注意其與環(huán)境的相容性，材料在制備、使用和后期處理過程中不造成環(huán)境污染。

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Progress of studies on heavy metal chelating composite materials

JING Xiuyan1，ZHAO Wenhua2，WANG Han1，CHEN Long1，ZHANG Huan1，LIU Zhuannian1
（1College of Geology and Environment，Xi’an Uninversity of Science and Technology，Xi’an 710054，Shaanxi，China；2Aircraft Strength Research Institute of China，Xi’an 710065，Shaanxi，China）

This paper reviewed the toxicity，source and control methods of heavy metal ions，the progress of heavy metal chelator and composite materials were also introduced. The progress of heavy metal chelating composite materials from macromolecule resin，silicon particles，biomass materials，nanoparticles and mesoporous materials as matrics were analyzed and discussed. The future research directions were proposed as the following: the selection of matrix materials should focus on the sources，price and properties of materials，biomass materials，mesoporous materials and nano-porous materials should be selected with priority; new efficient chelating functional groups should be explored and developed; and the preparation and use of composite material must be pollution free and compatible with environment.

heavy metal ions；chelation；composites；wastewater treatment

X 52

A

1000-6613（2014）01-0144-06

10.3969/j.issn.1000-6613.2014.01.024

2013-07-04；修改稿日期：2013-08-26。

國家自然科學(xué)基金（51278418）、陜西省工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目（2013K11-10）及榆林市產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目。

荊秀艷（1973—），女，博士，講師。E-mail 973972685@qq. com。聯(lián)系人：劉轉(zhuǎn)年，教授，博士，主要從事廢水處理材料與技術(shù)方面的研究。E-mail zhuannianliu@163.com。