砷在TiO2復(fù)合材料表面的光促吸附機(jī)制.pdf

1、砷污染是一個(gè)全球性的環(huán)境問(wèn)題,直接影響到飲用水安全,吸附法是去除水中砷的最有效和最常見(jiàn)的一種方法,吸附法除砷的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高效吸附劑,而高效吸附材料的開(kāi)發(fā)也依賴(lài)于對(duì)吸附機(jī)制的深刻理解。本文較為全面地概述了砷污染治理方法和二氧化鈦對(duì)砷吸附的研究近況,制備了鈦—鐵、鈦—錳和鈦鐵/蒙脫土的二氧化鈦復(fù)合材料,研究了這些復(fù)合吸附劑對(duì)砷的吸附特性,闡明了砷在二氧化鈦復(fù)合材料的光促吸附機(jī)制。
　　采用水熱法合成了銳鈦礦型的二氧化鈦、兩種鈦基雙金屬

2、氧化物、一系列不同鐵含量的雙金屬改性蒙脫土復(fù)合物,并通過(guò)XRF、XRD、BET、SEM、TEM等分析手段對(duì)其微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。開(kāi)展了吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線(xiàn)的實(shí)驗(yàn),考察了pH值、干擾離子、紫外光、羥基等因素對(duì)砷在二氧化鈦和二氧化鈦復(fù)合材料上的吸附特性的影響。通過(guò)Zeta電位、FTIR、XPS、Raman等微觀表征手段對(duì)吸附機(jī)理進(jìn)行了研究,構(gòu)建砷在二氧化鈦和二氧化鈦復(fù)合材料表面的吸附模型。
　　通過(guò)XRD、XRF、N2吸附脫附等

3、溫線(xiàn)等表征手段確定了材料的最佳制備方法,SEM、TEM、EPR等分析手段表明材料具有較好的微觀結(jié)構(gòu)和較大的表面積,有利于砷的吸附。吸附特性實(shí)驗(yàn)表明:紫外下As(III)的吸附容量和吸附速率都大大增加了;當(dāng)pH=2~4,As(V)的吸附容量達(dá)到最大值,當(dāng)pH>4時(shí),吸附容量隨pH增大而減少,紫外下As(III)的吸附與As(V)類(lèi)似,黑暗下As(III)在二氧化鈦上的吸附隨pH增大而減少;在眾多共存陰離子中,因?yàn)镾iO32-和PO43-與

4、砷酸根具有類(lèi)似的離子常數(shù)和結(jié)構(gòu),對(duì)砷產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)吸附。表面羥基實(shí)驗(yàn)表明羥基自由基在As(III)的氧化過(guò)程起主要作用。Zeta電位、FTIR和XPS等微觀表征證明了As(III)和As(V)分別以單齒和雙齒的形式吸附到二氧化鈦及其復(fù)合材料表面。
　　總的來(lái)說(shuō),制備的二氧化鈦復(fù)合吸附劑能將水溶液中砷的含量降到10μg/L以下,滿(mǎn)足飲用水的限定值。黑暗條件下,二氧化鈦及其復(fù)合材料作為單一的吸附劑,紫外光存在的情況下,二氧化鈦及其復(fù)合材料