绿色合成ZrO2/ZnO/AC纳米复合材料同步高效去除油水乳液中有机染料与食用油的研究

为解决工业废水中有机染料（MO）与食用油（O/W乳液）共存污染难题，研究人员通过绿色合成法将ZrO2/ZnO纳米复合材料负载于商用活性炭（AC），开发出新型吸附剂ZrO2/ZnO/AC。该材料在24小时内实现甲基橙（MO）98%和食用油92%的同步去除率，显著优于单一AC的吸附性能，为复杂污染物协同治理提供创新解决方案。

　　

随着工业活动加剧，餐饮、纺织等行业排放的含油废水与有机染料（如甲基橙MO）形成顽固复合污染物，传统处理方法难以同步清除。油滴包裹染料分子形成稳定乳液，既阻碍光催化降解，又因低COD/BOD比抑制微生物降解。更棘手的是，现有吸附剂如活性炭（AC）虽能高效除油，但对水溶性染料捕获能力有限，亟需开发多功能吸附材料突破技术瓶颈。

沙特阿拉伯Al-Ahsa地区的研究团队创新性地将绿色合成的ZrO₂/ZnO纳米复合材料负载于商用AC表面，构建出ZrO₂/ZnO/AC三元吸附体系。该研究通过微波水热法合成纳米材料，采用动态光散射（DLS）和紫外光谱（UV-Vis）表征乳液稳定性，系统考察了pH、温度、吸附剂用量等参数对油/染料同步去除的影响。

5.1 材料表征
扫描电镜显示ZrO₂/ZnO以球形（ZrO₂）和棒状（ZnO）混合形态均匀分散于AC表面，EDS证实材料含89.3%碳及锌、锆元素。氮吸附测试显示复合材料比表面积达51 m²/g，热重分析表明600℃时仅失重27%，证明其良好的热稳定性。

5.2 乳液稳定性
显微镜观察结合DLS检测证实，CTAB稳定的O/W乳液粒径保持在170-180nm，储存一周未出现相分离，UV-Vis特征峰（235nm）强度稳定，为后续吸附实验提供可靠体系。

5.3 吸附性能
在pH 3.5、20℃条件下，ZrO₂/ZnO/AC对MO的24小时吸附量达10 mg/g，是纯AC的10倍；同步除油效率达92%，仅比纯AC（98%）略低。值得注意的是，酸性条件（pH 2.5）和升温至45℃可使除油率从34%提升至63%，表明吸附过程为吸热反应。

这项发表于《Results in Earth Sciences》的研究突破性地证明：通过纳米材料与AC的协同效应，可在一个吸附步骤中同步清除疏水性油滴和亲水性染料。该技术简化了传统多级处理流程，为食品加工、印染等行业废水治理提供新思路。研究者建议后续应开展中试试验验证材料在实际废水中的稳定性，并探索连续填充床反应器的工业应用潜力。