砷在TiO2復合材料表面的光促吸附機制.pdf

1、砷污染是一個全球性的環(huán)境問題,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的一種方法,吸附法除砷的關鍵是開發(fā)高效吸附劑,而高效吸附材料的開發(fā)也依賴于對吸附機制的深刻理解。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合材料,研究了這些復合吸附劑對砷的吸附特性,闡明了砷在二氧化鈦復合材料的光促吸附機制。
　　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合物,并通過XRF、XRD、BET、SEM、TEM等分析手段對其微觀形貌和結(jié)構(gòu)進行表征。開展了吸附動力學和吸附等溫線的實驗,考察了pH值、干擾離子、紫外光、羥基等因素對砷在二氧化鈦和二氧化鈦復合材料上的吸附特性的影響。通過Zeta電位、FTIR、XPS、Raman等微觀表征手段對吸附機理進行了研究,構(gòu)建砷在二氧化鈦和二氧化鈦復合材料表面的吸附模型。
　　通過XRD、XRF、N2吸附脫附等

3、溫線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。吸附特性實驗表明:紫外下As(III)的吸附容量和吸附速率都大大增加了;當pH=2~4,As(V)的吸附容量達到最大值,當pH>4時,吸附容量隨pH增大而減少,紫外下As(III)的吸附與As(V)類似,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,因為SiO32-和PO43-與

4、砷酸根具有類似的離子常數(shù)和結(jié)構(gòu),對砷產(chǎn)生了競爭吸附。表面羥基實驗表明羥基自由基在As(III)的氧化過程起主要作用。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合材料表面。
　　總的來說,制備的二氧化鈦復合吸附劑能將水溶液中砷的含量降到10μg/L以下,滿足飲用水的限定值。黑暗條件下,二氧化鈦及其復合材料作為單一的吸附劑,紫外光存在的情況下,二氧化鈦及其復合材料