納米二氧化鈦在重金屬廢水處理中吸附性能的研究.pdf

1、化工、材料、冶金及制藥等行業(yè)的快速發(fā)展的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)重的重金屬污染，對(duì)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。銳鈦礦型納米二氧化鈦含有較多的缺陷和位錯(cuò)，且其表面裸露大量不飽和態(tài)原子，可與多種金屬離子結(jié)合，從而在有害金屬廢水處理中有著良好的應(yīng)用前景。
　　本文系統(tǒng)研究了納米二氧化鈦(NTO)對(duì)水溶液中Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅶ)及Pb(Ⅱ)等劇毒重金屬離子的吸附性能。
　　首先研究了pH值對(duì)吸附的影響。結(jié)果表明，pH值對(duì)

2、Cr(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)陰離子具有相同的影響規(guī)律，即在較低pH范圍時(shí)，吸附率大幅上升，然后趨于平緩，而pH較大時(shí)，吸附量急劇下降，它們的最佳吸附pH范圍分別是3～5及6～9。pH值對(duì)NTO吸附陽離子的影響與上述趨勢(shì)不同，如NTO對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附量隨著pH值的增大呈上升趨勢(shì)，當(dāng)pH值為4～5之間時(shí)，吸附量上升趨于平緩。
　　在最優(yōu)吸附pH值下，固定金屬離子的初始濃度，研究了吸附量(Qt)隨時(shí)間(t)的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，NTO對(duì)Cr

3、(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附動(dòng)力學(xué)均符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程。在最優(yōu)吸附pH值下，研究了平衡吸附量(Qe)與溶液中金屬離子平衡濃度(Ce)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，NTO對(duì)上述離子的吸附等溫線均符合Langmuir方程，飽和吸附容量(Qmax)分別為31.75，21.02，6.14及23.28 mg·g-1。
　　采用粉末X射線衍射(XRD)、紅外光譜(IR)等手段研究吸附劑在吸附前后微觀結(jié)構(gòu)的變化，從而探究NTO

4、的吸附機(jī)理。XRD圖譜表明NTO在吸附上述離子前后均為銳鈦礦結(jié)構(gòu)，且衍射峰的位置基本保持不變，即吸附前后吸附劑的晶胞參數(shù)未發(fā)生改變，故NTO對(duì)上述離子的吸附應(yīng)為表面吸附;當(dāng)NTO達(dá)到飽和時(shí)，其(101)晶面衍射峰強(qiáng)度明顯提高，通過對(duì)外部離子的吸附，可使(101)晶面上的缺陷和位錯(cuò)得到修補(bǔ)，降低了NTO的表面能。吸附前NTO的IR譜中650cm-1的吸收峰為Ti-O伸縮振動(dòng)，吸附后出現(xiàn)了3350，1640 cm-1的吸收峰，分別對(duì)應(yīng)于吸附