成果简介

赤泥（RM）是氧化铝工业排出的强碱性固体废弃物，其产量巨大，且堆存量逐年增长，不仅占用了宝贵的土地资源，还会带来严重的环境污染。利用工业固体废弃物赤泥制备高附加值的功能材料，作为吸附剂净化处理有机染料废水，可以最大限度地提高赤泥的再利用水平，减少废水污染。

本文，陕西科技大学材料学院杨艳玲教授课题组与澳大利亚昆士兰科技大学陈志刚教授课题组在国际知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上发表了题为“Remarkable purification of organic dyes by NiOOH-modified industrial waste residues”的论文，通过水热法将纳米层状的NiOOH原位生长在赤泥的表面，获得具有较高比表面积和孔隙率的ARM/NiOOH吸附材料，可用于高效去除废水中的刚果红（CR）。NiOOH表面改性后，赤泥的比表面积由最初的18.10 m2 g−1提升至82.9 m2 g−1，吸附性能由最初的44.0 mg g−1提升至348.0 mg g−1，极大提高了吸附效率，具有显著的应用前景。

图文导读

图1 、吸附剂的制备工艺及形貌分析：（a）ARM/NiOOH吸附剂的制备工艺；（b）RM、（c）ARM和（d）ARM/NiOOH吸附剂的SEM图；ARM/NiOOH吸附剂的（e）TEM图、（f）高分辨TEM图、（g）傅里叶反变换晶格间距图和（h）EDS映射图。

图2、 RM、ARM和ARM/NiOOH吸附剂的（a）XRD和（b）FTIR图谱；ARM/NiOOH吸附剂的（c）XPS全谱图和（d）Ni 2p、（e）O 1 s、（f）Fe 2p、（g）Al 2p、（h）Si 2p和（i）Cl 2p光谱图。

图3 、吸附剂的吸附性能：（a）ARM/NiOOH吸附剂对CR的最大吸附能力；（b）RM、ARM和ARM/NiOOH对CR的吸附曲线及（c）对应的吸附量；（d）N2吸附-脱附等温线及其对应（e）RM、ARM和ARM/NiOOH吸附剂的孔径分布曲线；（f）RM、ARM和ARM/NiOOH吸附剂的比表面积和孔隙体积；（g）ARM/NiOOH吸附剂的表面电荷和吸附能力及（h）吸附过程中的重金属离子的浸出浓度。

图4、 （a）吸附剂吸附CR前后的光学照片；（b）RM、ARM和ARM/NiOOH吸附CR的紫外-可见吸收光谱；ARM/NiOOH吸附剂的（c）伪一阶、（d）伪二阶模型、（e）粒子内扩散动力学模型和（f）吸附等温模型曲线；（g）文献对比。

图5、 ARM/NiOOH吸附剂的吸附机理图

小结

本研究以工业固体废弃物赤泥为原料，合成了一种高效的ARM/NiOOH吸附剂，以吸附刚果红溶液。纳米ARM/NiOOH吸附剂具有较大的比表面积和孔隙，为刚果红提供了许多活性吸附位点和快速的吸附通道，显著提升了赤泥对刚果红吸附效果。我们的工作为“变废为宝”的策略提供了一个合理的设计方案，这可以激发更多的研究者对污水净化的关注。

文献：

De-An Xie, Yu Sun, Yan-Ling Yang, Xiao-Lei Shi, Guoquan Suo, Xiaojiang Hou, Xiaohui Ye, Li Zhang, Zhi-Gang Chen, Remarkable purification of organic dyes by NiOOH-modified industrial waste residues. J. Colloid Interface Sci. 2024, 664: 136-145. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.02.190