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理.pdf

1、隨著水體重金屬污染日益嚴重，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。本文針對上述問題，研究制備了兩種新型吸附材料，并對其吸附去除水中典型重金屬離子的效能和機理進行了研究。
　　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微球的時間來控制Na+-SiO2微球的孔道結構及其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)等技術對兩種吸附劑的理化性能進行了表征和分析。
　　以Pb2+為典型重金屬污染物，考察了黑色TiOx吸附Pb2+的動力學、熱力學、吸附等溫線、以及可能的吸附機理。得出黑色TiOx吸附Pb2

3、+符合準二級動力學吸附模型，吸附等溫線符合Langmuir吸附方程，在15℃，25℃，35℃時TiOx對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分析認為黑色TiOx吸附Pb2+主要是通過TiOx表面的Ti-OH基團對水中Pb2+通過范得華力結合產(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+的動力學、熱力學、吸附等溫

4、線、以及可能的吸附機理。得出多孔Na+-SiO2吸附去除水中的Cr3+符合準二級動力學吸附模型，在25℃時多孔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分析認為多孔Na+-SiO2微球去除Cr3+是Na+和Cr3+離子交換和表面Si-OH基團對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