绿色合成ZrO2/ZnO纳米复合材料改性活性炭同步去除水包油乳液中有机染料与食用油的效能研究

本研究针对工业废水处理难题，开发了绿色合成的ZrO2/ZnO/AC纳米复合吸附剂，通过系统实验证明该材料可同步高效去除水包油(O/W)乳液中的甲基橙(MO)和葵花籽油（24小时去除率分别达98%和92%），为复杂污染物治理提供了创新解决方案。

　　

随着工业活动加剧，含油废水与有机染料污染已成为全球性环境难题。餐饮业、纺织厂等排放的废水常形成稳定的水包油(O/W)乳液，其中甲基橙(MO)等偶氮染料因含-N=N-芳香结构难以降解，而食用油会阻碍水体光合作用。传统处理方法如气浮法、生物处理等难以同步去除这两类性质迥异的污染物，开发高效多功能吸附材料迫在眉睫。

来自沙特阿拉伯Al-Ahsa地区的研究团队创新性地将植物提取物绿色合成的ZrO₂/ZnO纳米复合材料负载于商业活性炭(AC)表面，制备出ZrO₂/ZnO/AC三元吸附剂。通过微波水热法调控纳米材料形貌，结合SEM、XRD、BET比表面积分析等技术表征材料特性，系统考察了pH、温度、吸附剂用量等参数对O/W乳液中MO和葵花籽油同步去除的影响。

材料表征显示，该复合材料中氧化锌(ZnO)呈棒状、氧化锆(ZrO₂)为球形，均匀分散于AC表面，比表面积达51 m²/g。稳定性测试证实CTAB稳定的O/W乳液粒径约170nm，可保持一周不分层。关键实验发现：AC单独使用时对油吸附率达98.2%，但MO去除有限；而ZrO₂/ZnO/AC在pH 3.5、20°C条件下，24小时内对MO和油的同步去除率分别达98%和92%，吸附容量(Q)较单一组分提升10倍。温度升高至45°C时，油去除率从34%提升至63%，表明吸附过程为吸热反应。

研究揭示了纳米复合材料的多重作用机制：AC的疏水表面优先吸附油滴，而ZrO₂/ZnO通过表面羟基与MO发生静电作用，二者协同实现"油-染双捕"。该成果发表于《Results in Earth Sciences》，为开发"一剂多效"的水处理材料提供了新思路，尤其适用于餐饮、纺织等行业的复杂废水处理。未来研究需进一步优化材料再生性能，并在实际废水中验证其长期稳定性。