收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

改性钛酸纳米材料对水体中重金属镉和铬的去除机理研究

康丽  
【摘要】:现代工业社会在快速发展的同时,也在以前所未有的速度破坏着人类赖以生存的环境。水体作为重要的环境要素不同程度的遭受了人类排放的各类物质的污染,重金属作为其中一类污染物,由于其一般具有较大毒性、难降解和易富集等特点,对环境造成了不可估量的损害。钛酸纳米管(Titanate nanotubes,TNTs)具有均一的结构、组成以及独特的理化性质,在水处理重金属领域中显示出良好的应用前景。近些年,改性钛酸纳米材料在水处理重金属领域也逐渐成为研究的热点内容。本文采用温和水热法合成了负载铌酸盐纳米粒子的钛酸纳米片(Nb-TNS),并应用于水体中重金属离子Cd(Ⅱ)的吸附去除;以及采用两步法合成了负载硫化亚铁的钛酸纳米管(FeS@TNTs),并应用于水体中重金属离子Cr(Ⅵ)的去除。结果表明:(1)新合成的复合材料Nb-TNS为未卷曲成管的纳米片状结构。Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附机制为Cd(Ⅱ)阳离子与层间Na~+的离子交换。Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附动力学过程很快,60 min内即可达到吸附平衡,且符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir模型,且对Cd(Ⅱ)的理论最大吸附量高达287.9 mg·g~(-1)。高pH利于Nb-TNS对Cd(Ⅱ)的吸附,原因是带负电的材料表面易于通过静电作用捕集Cd(Ⅱ)阳离子进而发生离子交换,而酸性环境会抑制Cd(Ⅱ)吸附。共存离子Na~+和Ca~(2+)抑制Cd(Ⅱ)在Nb-TNS上的吸附,主要因为共存离子与Cd~(2+)竞争吸附位点所致。腐殖酸(HA)对Nb-TNS吸附Cd(Ⅱ)抑制作用较小。经HNO_3处理,Cd(Ⅱ)离子易从Nb-TNS上解吸,NaOH再生后,Nb-TNS的-ONa位点恢复。由于Nb-TNS简易的合成方法、对金属阳离子的高效去除效果及可再生性能,在重金属废水修复领域具有很大的应用前景。(2)不同水热合成时间Nb-TNs系列材料对Cd(Ⅱ)的吸附速率极快,60 min内即可达到吸附平衡,吸附机制为Cd~(2+)与Nb-TNs层间Na~+的离子交换。Nb-TNs-12h,Nb-TNs-24h,Nb-TNs-48h和Nb-TNs-72h对Cd(Ⅱ)的理论最大吸附量分别为244.142mg·g~(-1)、251.654 mg·g~(-1)、316.685 mg·g~(-1)和287.900 mg·g~(-1),其中以Nb-TNs-48h对Cd(Ⅱ)的吸附量最高,Nb-TNs-72h与Nb-TNs-24h次之。(3)新合成的复合材料FeS@TNTs为纳米管状结构。FeS@TNTs去除Cr(Ⅵ)的速率较快。反应60 min,达到吸附平衡量的90%以上,在240 min时,达到吸附平衡。FeS@TNTs对Cr(Ⅵ)的去除受pH影响较大,在酸性环境中,随pH增大,Cr(Ⅵ)的去除率逐渐增大,当pH为4~6时,吸附量达到最大值(24.647 mg?g~(-1)),碱性环境中,随pH增大,Cr(Ⅵ)的去除率逐渐减小。可溶性腐殖酸(HA)对FeS@TNTs去除Cr(Ⅵ)的存在较大的抑制作用;水中常规无机阴离子NO_3~-,SO_4~(2-)和Cl~-均对FeS@TNTs去除Cr(Ⅵ)性能的影响较小,基本没有影响。PO_4~(3-)对FeS@TNTs去除Cr(Ⅵ)有轻微的抑制作用。FeS@TNTs对Cr(Ⅵ)的去除机制为,Cr(Ⅵ)被Fe~(2+)还原为Cr(III),Cr(III)通过静电作用,迁移到FeS@TNTs表面,进而与层间Na~+发生离子交换。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 温书剑;张熠霄;陈阳;宋春阳;崔晓莉;;锂离子电池负极材料钛酸锂研究进展[J];功能材料;2016年12期
2 刘浩;商少明;赵贝贝;顾丹;;钛酸锂钾制备六钛酸钾片晶及过程控制[J];化学研究与应用;2017年09期
3 冯向琴;陶香君;李鹏飞;;钛酸钡含量的测定方法[J];福建分析测试;2015年02期
4 高淑娟;薛玫;韩晓晶;刘奋照;;不同形貌钛酸钡的研究进展[J];广州化工;2015年16期
5 沈振江;陈燕;江向平;陈万平;邴丽娜;;二氧化锡不同掺杂方式对钛酸钡介电性能的影响[J];中国陶瓷;2012年01期
6 韩世启;司乃潮;殷恒波;祁艳;司松海;;偏态酸为原料制备六钛酸钾晶须机理研究[J];功能材料;2012年14期
7 王璟;董赛男;栾雪梅;商少明;;体系酸度对直接沉淀法合成钛酸钡的影响[J];化学研究与应用;2009年12期
8 柳春艳;刘于民;漆琳;任敏;王爱丽;殷恒波;姚恒平;奉辉;陈俊;;偏钛酸为原料烧结法制备超细六钛酸钾晶须[J];中国有色金属学报;2008年12期
9 白克江;王伟平;;六钛酸钾在摩擦材料中的应用[J];天津汽车;2008年08期
10 张德玲,赵勤;石墨炉原子吸收光谱法测定高纯钛酸钡中痕量硅[J];无机盐工业;2005年03期
11 魏明,王春波,乃学瑛,李中,李武;无机晶须研究进展Ⅱ:钛酸钾晶须在复合材料中的应用[J];盐湖研究;2005年01期
12 魏明,王春波,乃学瑛,李中,李武;无机晶须研究进展Ⅰ:钛酸钾晶须的制备及应用[J];盐湖研究;2004年04期
13 翟学良,赵海燕,刘洪杰;掺杂对钛酸钡性质的影响[J];无机盐工业;2001年06期
14 孙康,吴剑辉,马跃宇,梁立峰;在熔融介质中合成钛酸钡基础研究[J];材料导报;2000年05期
15 冯新,吕家桢,陆小华,暴宁钟,陈栋梁;钛酸钾晶须在复合材料中的应用[J];复合材料学报;1999年04期
16 祖庸;钛酸钾的制备与应用[J];钛工业进展;1996年01期
17 潘福济;;国内外钛酸钡生产概述和开发我省钛酸钡生产的看法[J];化学工程与装备;1986年02期
18 王耀明;;钛酸钡生产中四氯化钛稀溶液的分析[J];河北陶瓷;1987年03期
19 黄汉生;;美国精细陶瓷开发动向[J];化工新型材料;1987年05期
20 李晓云;陆天长;吴晓东;;BaO过量的钛酸钡中施主Sb的取代位置[J];南京工业大学学报(自然科学版);1987年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李俊荣;唐子龙;张中太;;尖晶石钛酸锂纳米管的制备与表征[A];第十三届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2004年
2 汪昌红;吴光辉;王铃艳;谭静;;药芯焊丝用稳弧剂—熔炼型钛酸钾[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
3 黄继芬;岳双霞;;新型材料——钛酸钠晶须[A];第九届中国摩擦密封材料技术交流暨产品展示会论文集[C];2007年
4 赵阳;杨祖培;;钛酸铜钙/聚偏氟乙烯复合材料的介电性能研究[A];第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C];2013年
5 杨耀东;;钛酸钡-铁酸锰锌两相共存纳米复合材料[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
6 熊健;杨兵初;周聪华;左舜贵;梁丽杰;;钕掺杂对钛酸钡的光学及吸波特性影响研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
7 赵祥永;周丹;葛文伟;仲维卓;罗豪甦;;无铅铁电单晶钛酸钡的压电活性与场致应变[A];第14届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2006年
8 胡恒瑶;古宏晨;程存康;徐宏;;六钛酸钾晶须制备新工艺[A];上海市颗粒学会2005年年会论文集[C];2005年
9 莫雪魁;李艳君;;助剂对水热合成钛酸钡粉体性能的影响[A];第八届全国颗粒制备与处理学术和应用研讨会论文集[C];2007年
10 杨玮玮;王桂芹;荆丽娜;段玉平;陈晓东;刘顺华;;钛酸钡的晶化特性及其介电性能研究[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟伟巍;基于金属钛的钛酸锂负极材料制备及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
2 陈超;钒钛磁铁矿直接还原过程中钛酸镁生成及机理研究[D];北京科技大学;2019年
3 吴可;钛酸锂动力电池寿命衰减研究[D];北京科技大学;2018年
4 韩翠平;纳米钛酸锂电极材料的制备及表面改性与嵌脱锂行为研究[D];清华大学;2015年
5 张会斌;基于氢基钛酸纳米管的新型半导体复合技术及光催化应用研究[D];中国海洋大学;2014年
6 倪海芳;钛酸锂负极材料的结构设计及掺杂改性研究[D];北京科技大学;2015年
7 闫涛;纳米钛酸钡粉体的制备与性能研究[D];北京化工大学;2006年
8 郝亚楠;纳米晶钛酸钡基材料的制备、性能及应用[D];清华大学;2016年
9 李月亮;钛酸钡尺寸效应的亚埃分辨像差校正透射电子显微学研究[D];清华大学;2014年
10 张文星;一元、二元离子掺杂钛酸钡的水热(溶剂热)法制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李江腾;温度稳定型钛酸钡基陶瓷的制备与研究[D];天津大学;2018年
2 康丽;改性钛酸纳米材料对水体中重金属镉和铬的去除机理研究[D];太原科技大学;2018年
3 刘莹;纳米钛酸锂的制备及其改性[D];东北大学;2015年
4 马丹;钛酸钡的制备及其粉体性能表征[D];东北大学;2015年
5 伍健;钛酸钡基陶瓷的高温电场烧结研究[D];广东工业大学;2018年
6 刘成;锂离子电池负极材料钴掺杂钛酸锂的制备及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2018年
7 程琦;钛酸锂改性及聚合物复合材料电解质的制备[D];江汉大学;2018年
8 陈晓瑞;掺锡钛酸钡的制备及性能研究[D];中国矿业大学;2018年
9 唐林楷;高密度微米钛酸锂负极材料的制备及性能研究[D];清华大学;2017年
10 余涵;基于K_(0.8)Li_(0.27)Ti_(1.73)O_4前驱体的溶剂热可控合成钛酸钡[D];西北大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 姜小毛;昆明工信委到镇江调研低成本钛酸锂产业化项目[N];中国有色金属报;2018年
2 本报记者 何晓亮;钛酸锂能否成电动汽车商业化破局之锤?[N];科技日报;2017年
3 黄群;钛酸锂电池性能究竟如何?[N];上海证券报;2017年
4 记者 黄群;豪赌钛酸锂:珠海银隆筹谋IPO[N];上海证券报;2017年
5 本报记者 李星;魏银仓:五角星理论 银隆钛酸锂占“四方”[N];新能源汽车报;2017年
6 ;银隆:发力钛酸锂 来一场“豪赌”?[N];新能源汽车报;2017年
7 记者 黄群;藏格控股2.57亿收购钛酸锂制取技术[N];上海证券报;2017年
8 本报记者 李香才;钛酸锂电池技术取得进展[N];中国证券报;2013年
9 涵薏;新型钛酸锂电极材料研发成功[N];上海科技报;2012年
10 本报记者 镡立勇;北方奥汰 引领钛酸锂电池产业新航标[N];河北经济日报;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978