地下水水化学条件影响下微纳层状双金属氢氧化物(LDHs)对全氟辛酸(PFOA)的吸附性能与机制

  • 摘要: 全氟辛酸(PFOA)作为典型全氟/多氟化合物(PFAS),因难降解、迁移性强且在地下水等水环境中频繁检出,具有潜在健康风险。吸附法因工艺简单、成本可控而成为去除PFAS的重要技术手段。在多种吸附材料中,层状双金属氢氧化物(LDHs)因其层板带正电而具备良好的阴离子富集能力,具有应用潜力。基于此,本研究以Mg、Ni、Zn为二价金属、Al为三价金属,采用尿素水解法制备MgAl-LDH、NiAl-LDH和ZnAl-LDH材料,系统评价其在地下水环境相关浓度下对PFOA的吸附性能,并结合地下水环境条件解析作用机制。结果表明,三种LDHs均表现出快速吸附动力学,30 min内即可达到平衡吸附量的95%以上;等温吸附可由Langmuir模型较好描述,其中NiAl-LDH表现最佳,qmax为1483.46 μg·g-1,LogKd为4.56。地下水相关因素实验显示:Cl-和NO3-(10 mg·L-1)、天然有机质(<5 mg·L-1)以及共存典型PFAS对PFOA去除影响较小;HCO3-与SO42-(10 mg·L-1)则显著抑制吸附。结合三种LDHs性质表征结果、pH–Zeta电位响应与不同链长PFAS的去除差异,表明PFOA去除以静电吸引为主,并叠加氢键、孔隙填充等非静电贡献。研究结果阐明了LDHs在地下水相关水化学条件下去除PFOA的性能机制与环境适用性,可为污染场地地下水中PFAS吸附材料的筛选与修复技术选择提供依据。

     

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