钛酸盐纳米材料去除水中重金属离子的研究进展

去除水中的重金属离子使受污染的水体得以修复是一项紧迫和具有挑战性的课题。钛酸盐纳米材料具有比表面积大、离子交换性能强、合成简易、价格低廉、原料来源广泛等优点,作为重金属离子的新型吸附材料,具有良好的吸附效果。综述了钛酸盐纳米材料去除水中重金属离子的研究与最近进展,系统地介绍了重金属离子的吸附效果、吸附机理和影响因素,总结了为降低成本、提高吸附容量而采取的解吸、再生、修饰手段,对该材料未来应用前景进行了展望。

温度对合成钛酸盐纳米材料的影响及其对水中Cd(Ⅱ)的去除效果

为有效去除水中Cd(Ⅱ),以Ti O2纳米粉和Na OH为原料,调节水热反应温度分别为100、120、150和190℃,制备出了不同形貌的TNs(钛酸盐纳米材料),分别记为TNs-100、TNs-120、TNs-150和TNs-190,并对其形貌、结构、比表面积、化学组成等物理化学性能进行了表征;通过对水中Cd(Ⅱ)的静态吸附试验,考察了TNs对Cd(Ⅱ)的吸附性能.结果表明:随着合成温度的升高,TNs的形貌逐渐从纳米片演变成纳米管,管长逐渐变长,最后变成纳米棒.TNs-100的晶型结构主要是锐钛矿型;随着温度升高,结晶度逐渐增强;TNs-190出现了部分金红石相.TNs-150对Cd(Ⅱ)的吸附能力最强,最大平衡吸附量为254.66 mg/g,最佳吸附pH为5.0.再生的TNs-150对Cd(Ⅱ)循环吸附6次的去除率和解吸率均可达93%以上.TNs-150对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合准二阶动力学方程和Langmuir吸附等温模型,吸附机制主要是TNs层间Na+和H+与溶液中Cd(Ⅱ)的离子交换.研究显示,TNs的饱和吸附量均高于同类吸附剂,能有效去除水中Cd(Ⅱ).

水热合成钛酸盐纳米材料吸附水中放射性核素研究进展

钛酸盐纳米材料因其原材料储量较多、来源广泛,合成方法较为简单,表面离子交换位点多等特点被用作水中放射性核素离子的吸附材料。综述了材料的水热合成方法与钛酸盐纳米管的形成机理,总结了材料对水中放射性核素的吸附效果、机理、影响因素等一系列研究进展。展望了材料的水热合成方法、改性方法在未来的研究发展方向与实际应用前景。

钛酸盐纳米材料去除水中污染物的研究进展

随着工业社会的不断发展,越来越多的有机染料、重金属离子被排入水体,造成水体原生环境破坏,并引发一系列疾病。因此,探索可行且经济的技术处理与修复受污染水体迫在眉睫。钛酸盐纳米材料(TNM)作为新兴化学与材料科学相结合的产物,凭借其强大的离子交换能力、大的层间距、高的表面电荷密度、强再生性和可重复利用性等独特的物理化学性质,使其在去除水中污染物的领域得到广泛关注。本文综述了TNM作为吸附剂及光催化剂去除水中污染物的效果,总结了TNM制备条件和外环境因素对其去除效率的影响,并提出进一步设想,以期促进TNM在水处理中广泛应用。

钛酸盐纳米材料对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以TiO2纳米粉和NaOH为原料,调节水热温度为100、150和180℃,制备钛酸盐纳米材料并研究其对Pb(Ⅱ)的吸附特性。结果表明:150℃条件下制备的钛酸盐纳米材料吸附性能最优,对Pb(Ⅱ)的去除能力能达到90%以上;动力学吸附在40 min以后达到动态平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;TNs-150对Pb(Ⅱ)的吸附为放热过程,温度升高,TNs-150对Pb(Ⅱ)的吸附能力逐渐减小;Langmuir吸附等温模型很好地描述钛酸盐纳米材料对Pb(Ⅱ)的吸附,属单分子层吸附,饱和吸附量为227.27 mg·g^-1;TNs-150对Pb(Ⅱ)的吸附最佳pH为6.00,解吸率可达到80%以上。

合成时间对钛酸盐纳米材料的影响及其吸附水中铅的性能研究

以Ti O2（ST-01）和Na OH为原料,采用碱性水热法通过调节反应时间合成不同形貌的钛酸盐纳米材料（TNs）,利用XRD、SEM、BET对材料的形貌、结构、比表面积和化学组成等物化性能进行表征,并通过其对水中Pb（Ⅱ）的静态吸附实验,考察材料对Pb（Ⅱ）的吸附性能和吸附规律.结果表明,12-72 h合成的TNs均为纯净的单斜相钛酸盐,比表面积为243.05-286.20 m2·g-1;12-36 h合成的TNs主要为片状结构,48 h以上的TNs为线状结构.TNs-12、TNs-24、TNs-36、TNs-48、TNs-60和TNs-72对Pb（Ⅱ）的吸附量分别为479.40、504.12、482.00、388.10、364.60和399.00 mg·g-1,片状的TNs对Pb（Ⅱ）具有比线状更高的吸附能力,其中以TNs-24对Pb（Ⅱ）的吸附量最高.TNs-24对Pb（Ⅱ）的吸附结果符合准二级动力学模型和Langmuir模型,吸附平衡时间为120 min;TNs对Pb（Ⅱ）的吸附为放热过程,低温或室温便有较高的吸附量;最佳吸附p H为5.0;当p H为1.0时,TNs-24的解析率可达到99.00%;再生的TNs对Pb（Ⅱ）循环吸附6次的去除率仍可达到97%以上,可见TNs可很好地去除水中重金属Pb（Ⅱ）.因此,最佳合成时间可控制在12-24 h;当溶液中存在共存Cd（Ⅱ）或Ni（Ⅱ）时,TNs-24对Pb（Ⅱ）的平衡吸附量及去除率均有所下降;吸附机制主要是Pb（Ⅱ）与TNs层间的H＋和Na＋发生离子交换作用.