黑色TiO2和多孔Na+-SiO2微球吸附去除水中重金屬離子的效能與機(jī)理.pdf

1、隨著水體重金屬污染日益嚴(yán)重，人們的日常用水安全受到了威脅。遺憾的是常規(guī)水處理工藝不能有效去除水中重金屬離子。因此需要尋求更為有效的方式將此類污染物徹底去除。本文針對(duì)上述問題，研究制備了兩種新型吸附材料，并對(duì)其吸附去除水中典型重金屬離子的效能和機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　本文分別采用Mg還原法和多步合成法首次成功制備了黑色TiOx和多孔Na+-SiO2微球兩種重金屬吸附劑。通過控制Mg的量來控制TiO2的還原程度，從而得到不同顏色（不同x

2、值）的TiOx;通過控制NaOH刻蝕SiO2微球的時(shí)間來控制Na+-SiO2微球的孔道結(jié)構(gòu)及其Na+含量。利用X射線衍射(XRD）、掃描電鏡(SEN)、透射電鏡(TEM)、高分辨透射電鏡(HR-TEM)、N2吸附-脫附、X射線光電子能譜(XPS)等技術(shù)對(duì)兩種吸附劑的理化性能進(jìn)行了表征和分析。
　　以Pb2+為典型重金屬污染物，考察了黑色TiOx吸附Pb2+的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、吸附等溫線、以及可能的吸附機(jī)理。得出黑色TiOx吸附Pb2

3、+符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模型，吸附等溫線符合Langmuir吸附方程，在15℃，25℃，35℃時(shí)TiOx對(duì)Pb2+的飽和吸附量分別為36.9mg/g，53.4mg/g，59.2mg/g。通過X射線光電子能譜等技術(shù)分析認(rèn)為黑色TiOx吸附Pb2+主要是通過TiOx表面的Ti-OH基團(tuán)對(duì)水中Pb2+通過范得華力結(jié)合產(chǎn)生吸附去除作用。
　　以Cr3+為典型重金屬污染物，考察了多孔Na+-SiO2微球的吸附Cr3+的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、吸附等溫

4、線、以及可能的吸附機(jī)理。得出多孔Na+-SiO2吸附去除水中的Cr3+符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模型，在25℃時(shí)多孔Na+-SiO2微球?qū)r3+的飽和吸附量為16.7mg/g。通過表面元素能譜分析等技術(shù)分析認(rèn)為多孔Na+-SiO2微球去除Cr3+是Na+和Cr3+離子交換和表面Si-OH基團(tuán)對(duì)Cr3+的弱配位共同作用引起的。
　　最后以自來水、西湖水、錢塘江水為本底，研究了黑色TiOx和多孔Na+-SiO2微球兩種吸附劑分別去除Pb2