TiO2-活性炭復合纖維膜的制備、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、良好的化學穩(wěn)定性、廉價無毒等諸多優(yōu)異性能，被廣泛應用于水處理、空氣凈化等領域，成為環(huán)境材料科學領域的研究熱點。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、預氧化、炭化、活化，制備TiO2/活性炭復合納米纖維膜。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合納米纖維膜的物理和化學特性及其在預氧化與炭化階段的結構

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研究;自制吸附柱，考察TiO2/活性炭復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。
　　 研究結果表明，TiO2/PAN復合納米纖維膜在預氧化溫度為280℃時，氧化程度適中，纖維內(nèi)部分子結構變?yōu)槟蜔岬奶菪谓Y構，后經(jīng)450℃炭化階段，完全轉變?yōu)門iO2/活性炭復合納米纖維膜。任意選點，進

3、行能譜分析，Ti含量相近、分布均勻，TiO2負載量大約為TiO2/活性炭復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/活性炭復合納

4、米纖維膜表面的吸附動力學進行Lagergren一級、二級動力學方程和顆粒擴散方程擬合，結果顯示Lagergren二級動力學方程和顆粒擴散方程的相關系數(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。
　　 本研究認為，基于靜電紡絲技術制備的TiO2/活性炭復合納米纖維膜，TiO2與纖維協(xié)同作用保證了其具有較高的吸附性能和光