铁碳纤维纳米二氧化铈复合材料吸附As的性能与机理

采用铁掺杂微纳米纤维为基底,复合纳米二氧化铈制备了铁碳微纳米纤维@CeO_(2)材料复合材料,使用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征其微观形貌、物相组成,并对其废水中As的吸附性能与机理进行了研究.结果表明,铁的掺杂提高微纳米纤维的机械强度,并促进二氧化铈的分散负载.纳米CeO_(2)可均匀负载于微米铁碳纤维表面,形成二氧化铈高效裸露的连续界面,二氧化铈颗粒尺寸在6~9nm.在pH值为3~10的条件下,经过2h的吸附反应,初始浓度2mg/L的As,处理后浓度均在50μg/L以下,去除效率达98%以上.磷酸根共存会影响复合材料对As的吸附;多金属共存时,铁碳微纳米纤维@CeO_(2)材料对As表现出显著的吸附选择性.材料对As的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附过程以单分子层的化学吸附为主,饱和吸附容量49.02mg/g.以0.1mol/L的NaOH作为解吸液,经5次吸附-解吸循环后,废水中As的吸附效率仍在95%以上,表明该复合材料具有显著的循环稳定性.吸附机理研究表明,吸附主要通过材料表面形成的羟基基团与砷酸盐之间的配体交换.