基于化学镀镍废料合成的功能化镍纳米颗粒：表征及其作为亚甲基蓝吸附剂的潜在应用

本研究针对电镀行业废液中镍资源回收与染料污染治理难题，创新性地利用化学镀镍废液合成十二烷基硫酸钠功能化磁性镍纳米颗粒(Ni-NPs/SDS)，通过两种合成路线获得8-15 nm的球形颗粒。吸附实验表明材料对亚甲基蓝(MB)的吸附符合Freundlich模型，最大吸附量达5.51 mg·g-1 ，为工业废水处理提供了兼具高效吸附与磁分离优势的可持续解决方案。

　　

随着工业化的快速发展，电镀行业产生的含镍废液对环境造成严重威胁。这些废液不仅含有高浓度的镍离子（Ni²⁺
），还伴随有机污染物如亚甲基蓝(MB)染料，传统处理方法往往成本高昂且难以实现资源回收。与此同时，纳米材料在环境修复领域展现出巨大潜力，特别是具有磁性的镍纳米颗粒(Ni-NPs)，其高比表面积和可磁分离特性为废水处理提供了新思路。然而，如何将工业废料转化为高效纳米吸附剂，仍是当前研究的难点。

来自阿根廷国家科学技术研究委员会(CONICET)与国立科莫多罗里瓦达维亚大学的研究团队，在《Materials Science and Engineering: B》发表了一项创新研究。该团队以化学镀镍废液为原料，通过氧化还原沉淀法成功合成十二烷基硫酸钠(SDS)功能化的磁性镍纳米颗粒(Ni-NPs/SDS)，并系统评估了其对MB染料的吸附性能。研究采用两种功能化路线：原位合成(RHS)与后氧化功能化(RHoxS)，通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等技术表征材料特性，最后通过吸附等温线模型分析MB去除机制。

关键实验技术

1. 氧化还原沉淀法：以水合肼(N₂
   H₄
   )为还原剂，从稀释废液中回收镍纳米颗粒
2. 表面功能化：采用阴离子表面活性剂SDS对Ni-NPs进行修饰
3. 材料表征：X射线荧光光谱(XRF)分析成分，TEM观察形貌，BET法测定比表面积
4. 磁性能测试：通过磁滞回线分析比较功能化前后的磁性变化
5. 吸附实验：在室温条件下进行MB批量吸附，采用Langmuir和Freundlich模型拟合数据

Ni⁰
particles
XRF分析显示回收颗粒含镍量高达98.7%，原子吸收光谱(AAS)证实废液镍浓度从8.36 g·L^-1
降至0.03 g·L^-1
，回收率达99.64%。TEM显示原始Ni-NPs为8-11 nm的球形颗粒，而SDS功能化后尺寸增至10-15 nm，表面出现不规则"尖刺"结构，RHoxS样品更为明显。磁性测试表明功能化使饱和磁化强度从45 emu·g^-1
降至35 emu·g^-1
，但仍保持足够磁响应性。

Economic considerations
经济分析显示，以废料为原料的Ni-NPs/SDS合成成本约2美元/克，远低于市售同类产品(16美元/克)。这种"以废治废"策略不仅降低处置成本，更赋予废料新的增值应用。

Conclusions
该研究成功实现化学镀镍废液的双重价值转化：通过氧化还原沉淀法高效回收镍纳米颗粒，并经SDS功能化获得MB吸附剂。RHoxS样品在MB吸附中表现优异，Freundlich模型(R²
=0.9633)表明其表面异质性有利于物理吸附，最大吸附容量达5.51 mg·g^-1
。功能化后颗粒的负电性(ζ电位<-30 mV)增强了与阳离子染料的静电作用，而保留的磁性能便于分离回收。这项工作为工业废料资源化提供了范例，开发的Ni-NPs/SDS在染料废水处理中展现出良好的应用前景。

讨论与意义
研究创新点在于将危险废物转化为功能纳米材料，同时解决重金属污染和有机染料污染两个环境问题。相较于传统吸附剂如活性炭或氧化铝，Ni-NPs/SDS兼具高吸附效率和磁分离优势，可大幅降低运营成本。虽然当前吸附容量仍有提升空间，但通过优化功能化工艺或复合其他纳米材料，其性能有望进一步提高。该成果为循环经济模式下的环境治理技术开发提供了重要参考。