全氟辛烷磺酸盐(Perfluorooctane Sulfonate,PFOS)作为一种表面活性物质,具有疏水疏油、稳定性强等特点,自20世纪50年代以来被广泛应用于聚合物生产、金属电镀、光刻胶、涂料、表面活性剂和泡沫灭火剂等领域。PFOS具有免疫毒性、神经毒性、生殖毒性、干扰内分泌系统、影响生长发育等危害,并且在不同环境介质、生物体和人体中均有检出,已被列为新兴持久性有机污染物,受到国内外研究者的关注。如何有效地去除水中的PFOS已成为目前环境科学领域的重要研究热点。本研究以PFOS为研究对象,以层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)为吸附剂进行PFOS的吸附去除研究。采用共沉淀法制备了分别以硝酸根离子、碳酸根离子和氯离子作为层间阴离子的LDHs材料,表征结果表明LDHs层间距的大小关系为:硝酸根离子型LDHs>碳酸根离子型LDHs>氯离子型LDHs。LDHs对PFOS的批量吸附实验表明在PFOS初始浓度为1 mg/L的条件下,硝酸根离子、碳酸根离子和氯离子型LDHs对PFOS的去除率分别为95.5%、50.3%和 90.6%。吸附动力学研究表明LDHs对PFOS的吸附过程很快,不同初始浓度下的吸附平衡时间均小于60 min。LDHs吸附PFOS的动力学过程符合准二级动力学模型,说明吸附过程中发生了化学吸附;内扩散模型表明PFOS在LDHs外部和内部的扩散是吸附过程的速率控制步骤。Langmuir等温吸附模型能够很好地描述PFOS在LDHs上的等温吸附行为,表明PFOS在LDHs上发生了单分子层吸附,由模型计算得到的硝酸根离子、碳酸根离子和氯离子型LDHs对PFOS的最大吸附量分别为865、329和211 mg/g。不同类型的LDHs在吸附PFOS过程中由于吸附机理之间的差异,受到溶液化学参数的影响也不相同。LDHs的吸附机理包括表面静电作用和层间离子交换作用,在对PFOS的吸附过程中表面静电作用主要受溶液pH值和离子强度的影响,吸附量随着溶液pH值的降低而增加,溶液离子强度的升高能够通过静电屏蔽作用削弱LDHs和PFOS之间的静电作用,而层间离子交换作用易受溶液中硫酸根和碳酸根离子的竞争吸附的影响使得吸附量明显降低。不同层间阴离子的LDHs的离子交换能力的大小关系为:硝酸根离子型LDHs>氯离子型LDHs>碳酸根离子型LDHs。硝酸根离子型LDHs的离子交换能力较强,对PFOS的吸附主要通过层间离子交换作用完成;碳酸根离子型LDHs的离子交换能力较差,对PFOS的吸附主要通过表面静电作用完成;氯离子型LDHs的离子交换能力则介于硝酸根和碳酸根离子型LDHs之间,对PFOS的吸附过程中同时存在表面静电作用和层间离子交换作用。