纳米二氧化钛的改性以及对Cr（Ⅵ）的吸附行为

论文摘要

近年来现代化工业的迅速发展,随之而来的是大量含重金属铬的废水、废气、废渣,如何有效地将六价铬还原成三价铬是铬污染治理中的一个关键性问题。纳米二氧化钛曾被用来吸附重金属,由于纳米二氧化钛对太阳光的利用率低,加上二氧化钛颗粒易团聚,在实验中,将NH4C1溶液加入钛酸丁酯溶液中,让Ti（OH）4在发生水解缩聚时将N掺杂进去；有报道称壳聚糖对金属离子有很高的吸附能力,在掺杂了氮之后加入壳聚糖包覆在TiO2的表面上,生成TiO-N/CHS（壳聚糖）纳米材料,对TiO2进行了掺杂和固定,生成了不易团聚、吸附能力更强的吸附剂和光催化剂。进行了纳米TiO-N/CHS的表征和吸附性能实验,分析了pH值、Cr（VI）的初始浓度、反应时间、吸附剂剂量对吸附作用的影响,研究了纳米TiO-N/CHS对Cr（Ⅵ）的的吸附等温线和吸附动力学。由电子透镜观察到纳米TiO-N/CHS的粒径也大约为10-20nm,壳聚糖在一定范围内改善了纳米颗粒容易团聚的情况。XRD衍射峰符合锐钛型二氧化钛的特征峰,可计算粒径大约是13.5nm左右。当pH=2.5,初始浓度为100mg/L时,纳米TiO-N/CHS对Cr（Ⅵ）的去除率最大,附Cr（Ⅵ）的能力最强。吸附时间大约3h可以达到吸附平衡。吸附剂用量3.0g/L为宜。可以发现吸附等温线的三种模型Langmuir、Freundlich和Temkin对改性的纳米TiO2/壳聚糖复合材料吸附铬离子的过程都可以描述,最适合的是Freundlich模型,可以通过Langmuir模型计算出最大吸附量qm=61.35mg/g。该纳米材料的吸附行为符合准一级吸附动力学和准二级吸附动力学模型,很适合用准二级吸附动力学方程来描述,而不太符合颗粒内扩散模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 重金属铬污染的现状
• 1.1.1 重金属铬污染的来源
• 1.1.2 重金属铬污染的危害
• 1.2 铬污染的常用处理方法与防治
• 1.2.1 化学沉淀法
• 1.2.2 离子交换法
• 1.2.3 膜分离法
• 1.2.4 电解法
• 1.2.5 吸附法
• 1.2.6 各种处理方法的比较
• 2的光催化机理、结构及改性研究'>1.3 纳米TIO₂的光催化机理、结构及改性研究
• 2的光催化机理'>1.3.1 纳米TiO₂的光催化机理
• 2的晶型'>1.3.2 TiO₂的晶型
• 2的改性研究'>1.3.3 TiO₂的改性研究
• 1.3.4 小结
• 2对重金属的去除'>1.4 TiO₂对重金属的去除
• 1.4.1 对Pb的去除
• 1.4.2 对Hg的去除
• 1.4.3 对Cd的去除
• 1.4.4 对As的去除
• 1.4.5 对Se的去除
• 1.4.6 对Cr的去除
• 1.5 立题意义和研究目的
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 实验试剂和仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 试验方法
• 2的原理'>2.2.1 溶胶-凝胶法制备TiO₂的原理
• 2.2.2 壳聚糖的性质
• 2和TiO-N/CHS的制备'>2.2.3 纳米TiO₂和TiO-N/CHS的制备
• 2.2.4 Cr（Ⅵ）溶液的配制与测定
• 2.2.5 表征实验
• 2.2.6 关于吸附性能的实验方法
• 第3章 纳米TiO-N/CHS对Cr（Ⅵ）的吸附研究
• 3.1 表征实验
• 3.1.1 纳米TiO-N/CHS的尺寸和形状
• 3.1.2 XRD分析材料的晶型
• 3.2 吸附性能
• 3.2.1 pH值对Cr（Ⅵ）吸附作用的影响
• 3.2.2 初始浓度对Cr（Ⅵ）吸附作用的影响
• 3.2.3 反应时间对Cr（Ⅵ）吸附作用的影响
• 3.2.4 吸附剂剂量对Cr（Ⅵ）吸附作用的影响
• 3.2.5 吸附等温线
• 3.2.6 吸附动力学研究
• 3.2.7 Cr（Ⅵ）在纳米TiO-N/CHS表面的光催化还原过程
• 3.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢