3D-TiO2-Ag復(fù)合材料對水體中碘離子的吸附性能研究.pdf

1、本文針對各類水體中碘離子的脫除問題,采用水解-紫外光解法制備了對碘離子具有高效選擇性吸附能力的三維二氧化鈦載銀復(fù)合材料(3D-TiO2-Ag),系統(tǒng)進(jìn)行了復(fù)合材料制備條件的優(yōu)化、材料吸附性能表征,以及吸附實(shí)驗(yàn)和吸附機(jī)理的研究。
　　首先,利用SEM、EDS、BET、Raman、XRD、XPS等表征手段對材料的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、元素組成、價(jià)態(tài)變化等進(jìn)行分析。SEM結(jié)果顯示3D-TiO2材料是一種帶有刺狀表面結(jié)構(gòu)、金紅石相的微球基體

2、材料。BET分析計(jì)算結(jié)果表明3D-TiO2-Ag的比表面積從147.6m2/g增加到153.7m2/g,孔徑和孔容分別從2.451nm和0.109cm3/g降低到1.687nm和0.088cm3/g。EDS、Raman、XRD和XPS結(jié)果證實(shí)銀元素是以Ag和Ag2O兩種價(jià)態(tài)形式均勻分布在3D-TiO2材料表面上,且Ag的含量占主要成分。
　　其次,3D-TiO2-Ag復(fù)合材料對碘離子的吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在300min時達(dá)到吸附平衡

3、,平衡吸附容量為207mg/g,對動力學(xué)曲線采用Freundlich修正式與擬二階方程相結(jié)合的方式擬合,得出復(fù)合材料對碘離子的吸附過程主要是化學(xué)吸附。Langmuir模型對吸附等溫線的擬合具有很高的相關(guān)性,理論計(jì)算結(jié)果顯示復(fù)合材料的極限吸附容量為212.77mg/g。Zeta電位測試結(jié)果得出材料的pHztc=8.22,復(fù)合材料表面顯弱堿性,pH值對吸附影響實(shí)驗(yàn)表明材料在pH=6~8時,復(fù)合材料對碘離子的吸附容量和去除率最佳。在含有硝酸根

4、、硫酸根、氟離子、氯離子和碳酸根等共存離子以及模擬海水和模擬鹽湖水的溶液中進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),復(fù)合材料的吸附容量可以保持在150mg/g以上,表明復(fù)合材料能夠?qū)崿F(xiàn)對各類復(fù)雜水體中碘離子的脫除以及提取應(yīng)用。
　　進(jìn)一步利用FT-IR、Raman、XRD、XPS和Zeta分析了碘在3D-TiO2-Ag復(fù)合材料上的微觀吸附機(jī)理,分析結(jié)果表明3D-TiO2-Ag表面極易吸附空氣中的H2O和O2,這些分子能夠捕獲材料表面在光照下產(chǎn)生的電子和空穴形