TiO2-活性炭復(fù)合纖維膜的制備、表征及其吸附和光催化再生性能的研究.pdf

1、納米TiO2因具有較高的光催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、廉價無毒等諸多優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于水處理、空氣凈化等領(lǐng)域，成為環(huán)境材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。本文在活性炭纖維紡絲原料（PAN原液）中摻入由鈦酸四丁酯水解凝膠，通過靜電紡絲、預(yù)氧化、炭化、活化，制備TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜。采用熱重分析(TGA)、紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射分析(XRD)、表面接觸角測定等手段表征了復(fù)合納米纖維膜的物理和化學(xué)特性及其在預(yù)氧化與炭化階段的結(jié)構(gòu)

2、變化;以亞甲基藍(MB)溶液為模擬污染物，考察了TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜吸附亞甲基藍的主要因素影響，并對其吸附過程進行動力學(xué)研究;自制吸附柱，考察TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜吸附效果及其在紫外光和太陽光照射下的再生性能。
　　 研究結(jié)果表明，TiO2/PAN復(fù)合納米纖維膜在預(yù)氧化溫度為280℃時，氧化程度適中，纖維內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)變?yōu)槟蜔岬奶菪谓Y(jié)構(gòu)，后經(jīng)450℃炭化階段，完全轉(zhuǎn)變?yōu)門iO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜。任意選點，進

3、行能譜分析，Ti含量相近、分布均勻，TiO2負(fù)載量大約為TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜重量的6％。靜電紡纖維接觸角為135.1°，表現(xiàn)出了很強的疏水特性，在預(yù)氧化、活化以及吸附和光催化再生后發(fā)生變化。TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜的飽和吸附量在23mg/g左右。在纖維膜投加量為1g，MB初始濃度為5mg/L，pH為6-9范圍條件下，TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜對亞甲基藍的吸附效率最佳。
　　 對亞甲基藍在TiO2/活性炭復(fù)合納

4、米纖維膜表面的吸附動力學(xué)進行Lagergren一級、二級動力學(xué)方程和顆粒擴散方程擬合，結(jié)果顯示Lagergren二級動力學(xué)方程和顆粒擴散方程的相關(guān)系數(shù)較高。紫外光和太陽光照射，Zeta電位變化趨勢一致，都保持著光催化活性，即使到第八次吸附-光催化再生循環(huán)使用，亞甲基藍吸附脫除率和光催化降解率仍然令人滿意。
　　 本研究認(rèn)為，基于靜電紡絲技術(shù)制備的TiO2/活性炭復(fù)合納米纖維膜，TiO2與纖維協(xié)同作用保證了其具有較高的吸附性能和光