新型樹脂基磷酸鈦納米花涂層研制及鉛離子吸附特性研究.pdf

1、近年來(lái)，重金屬污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重，尤其是對(duì)水環(huán)境的污染，對(duì)人類的健康安全造成嚴(yán)重威脅，針對(duì)水中重金屬的去除方法多種多樣，其中吸附法因?yàn)榫哂谐杀镜?、去除效果好、方便快捷、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用到重金屬?gòu)U水的處理中。本文通過(guò)一種簡(jiǎn)單新穎的合成方法成功制備兩種新型吸附材料：磷酸鈦納米花以及大孔徑陽(yáng)離子交換樹脂負(fù)載磷酸鈦復(fù)合材料(D001-TIP)，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、比表面積分析

2、(BET)以及X射線光電子能譜(XPS)等多種表征分析這兩種吸附材料，并通過(guò)考察水體pH值、競(jìng)爭(zhēng)離子對(duì)吸附行為的影響，等溫吸附、動(dòng)力學(xué)和模擬柱吸附脫附實(shí)驗(yàn)，對(duì)材料的重金屬去除能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，為水體重金屬安全控制提供可行的技術(shù)支持。
　　研究結(jié)果表明本文制備的磷酸鈦納米花是一種特有的花狀結(jié)構(gòu)，平均寬度大約在50 nm左右，屬于α-TiP(Ti(HPO4)2·H2O)晶體結(jié)構(gòu)，最大吸附容量能達(dá)到3663 mg/g，高于已報(bào)導(dǎo)的任何吸附材

3、料，并且吸附過(guò)程是一種快速吸附過(guò)程，在不同濃度的Pb(II)溶液中，都能在2分鐘左右達(dá)到吸附平衡，不僅如此磷酸鈦還表現(xiàn)出寬泛的pH吸附范圍(2.0-7.0)以及優(yōu)異的選擇吸附性。除此之外動(dòng)態(tài)模擬吸附實(shí)驗(yàn)表明，磷酸鈦納米花的重金屬去除能力能達(dá)到18600 kg廢水/kgTiP，出水中Pb(II)離子濃度<1μg/L，部分低于0.1μg/L，遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織(WHO)建議的飲用水標(biāo)準(zhǔn)(10μg/L),在經(jīng)過(guò)10個(gè)批次靜態(tài)吸附-脫附穩(wěn)定性實(shí)

4、驗(yàn)，磷酸鈦仍保持較高的的去除效率和再生性能。
　　為了解決無(wú)機(jī)納米粉體易團(tuán)聚，難沉降等缺點(diǎn)，利用鈦酸丁酯的醇解而產(chǎn)生的粘附作用，將磷酸鈦納米花涂覆到大孔陽(yáng)離子交換樹脂表面，成功制備樹脂基磷酸鈦復(fù)合材料(TiP-001)，該材料繼承了磷酸鈦納米花本身的大吸附容量，最大吸附容量為1250 mg/g，寬泛的pH吸附范圍(2.2-6.5)，快速的吸附過(guò)程，大約3min即可達(dá)到吸附平衡，以及良好的吸附選擇性。此外柱吸附模擬實(shí)驗(yàn)表明，在滿足W