砷、鎘在二氧化鈦表面共吸附及其機理研究.pdf

1、隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，化工、電鍍、冶煉、礦業(yè)等行業(yè)的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有高濃度砷、鎘等有毒物質(zhì)的廢水，導(dǎo)致砷、鎘及其有毒化合物在環(huán)境中的濃度升高，引起水源地的水質(zhì)惡化，對人類健康造成極大的危害。傳統(tǒng)的重金屬去除方法有現(xiàn)有的廢水處理法主要有沉淀法、離子交換法、吸附法、膜分離等方法，與其他方法相比，吸附法由于其簡單易行、處理量大、經(jīng)濟適用、耐環(huán)境沖擊等優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用。實驗室自制二氧化鈦(TiO2)吸附去除高砷酸性廢水不僅實現(xiàn)出水達標，還

2、可以達到零廢渣排放。
　　 本文以實驗室自制納米T：iOz為吸附劑，利用原子吸收光譜儀(AAS 800，PE)測量水樣中砷(As(V))、鎘(Cd)的濃度，分別研究了了單砷、單鎘及砷鎘混合溶液在TiO2上的吸附等溫線、吸附動力學(xué)、砷對鎘、鎘對砷以及pH對吸附的影響；通過表面增強拉曼(SERS)、紅外光譜(ATR—FTIR)、.Zeta電位的表征及電荷分布多位絡(luò)合模型(CD-MUSIC)模擬實驗數(shù)據(jù)，得到As(V)與Cd在TiO2

3、上吸附形態(tài)及其共吸附的機理。通過研究，獲得以下成果。
　　 TiO2吸附劑吸附性能研究結(jié)果表明，在pH值為5、7時，水樣中As(V)與Cd共存時，Cd去除效率由334.0mg/g TiO2和661.9 mg/g TiO2分別增加到458.2 mg/gTiO2和848.7 mg/TiO2，因此，As(V)與Cd共存時會促進Cd的去除。并且，As(V)的濃度越高，Cd的去除率也越高，且在pH=3-8范圍內(nèi)促進Cd去除的作用明顯；

4、r>　　 同時Cd在pH值為3-10范圍內(nèi)均能促進As(V)的去除，在pH值為6.8時，Cd促進As(V)去除的效果最好，As(V)的去除率增加了44.7％。當(dāng)As/Cd及Cd/As的摩爾比為2時，其相互促進的去除率達到最大。
　　 As(V)、Cd及其共吸附時動力學(xué)研究表明，單As(V)及Cd在TiO2上的吸附符合擬二級動力學(xué)方程，而As(V)與Cd共吸附時其吸附時間明顯增長，由符合擬二級動力學(xué)方程變?yōu)榉蠑M一級動力學(xué)方程。

5、As(V)與Cd在TiO2上先后吸附順序也會影響其共吸附時的去除率。
　　 通過SERS、A1R-FTIR、Zeta電位的表征及CD-MUJSIC對實驗數(shù)據(jù)的模擬，研究吸附機理，結(jié)果表明：低濃度的砷鎘(As=10 mg·L-1，Cd=75 mg@·L-1)在溶液中不會形成絡(luò)合物，且As(V)及Cd均以雙齒雙核形式吸附在TiO2表面，Cd與As(V)在TiO2上互相促進吸附的機理為其在TiO2上形成表面絡(luò)合物[Ti2O2AsO2C