PDMDAAC功能化二氧化钛复合材料对金属离子吸附研究.docx

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1、背景介绍佥属废水因其刻环境污染严爪、危方人类健康而越来越引起人们的近视，：氧化钛（TiOC由于具有优异的物理化学性能和环境友好性，近年来俄广泛应用于水体中金属离子的去除.PDADMAC是一种强阳离子聚电解版，由于电荷密度尚，它是废水处理中股理想的聚合物，PDMDAAC主捷上有带iE电荷的筱基环状结构,有粘结剂的作用.改善徽枸和基材之间的网蓿力。本文以钛酸四丁酯为前驱体，以PDADMAC为改性剂，采用凝胶溶胶法制备功能化TiO”在不同的12条件“H、离子强度、吸附IH间、吸附温度、吸附浓度）下探讨改性TiO：的吸附效率,并回收处理,文章亮点Ol.以钛酸四丁酯为前驱体，PDMDAAC为改性剂，采用

2、凝胶溶胶法制侪N、C、Cl掺杂的功能化:氧化钛，改性：乳化就为锐钛矿品型，站何疏松，比表面枳增大，有利于吸附：02.以金属离子AljC,Cu2Pb?为研究对象当PDMDAAC掺杂:物质的It比为二班化钦的0.2%时,室温条件下,5min内A产、C产去除率可以达到99%以上，属于快吸附：033、pt”吸附动力学模型符合准：级动力学模型。金属离子存在竞争吸附，m容依相比於独吸附时行所及小:改性吸附剂经01mo,1.柠择酸溶液洗脱再用.重更利用8次,吸附率仍保持在84%以上.内容介绍1实Ift部分1.1 主要仪器与试剂1.2 功能化二氧化钛的制备1.2.1 凝胶-溶胶法制备二氧化钛1.2.2 PDM

3、DAAC功能化二轴化钛PDMDAACTiO:）1.3 吸附实验准确称取10取mgPDMDAACTiO2于离心管中,加入Al、C产、Cu2Pb金属离子溶液，浓度100mg/1.,离子强度调至10.0%（质量，体积），PH调至8.5,定容至2（X）.0m1.,室温振荡50min.8000r/min离心分离10min,取上消液，进入ICP-OES测定。2结果与讨论2.1 二氧化钛的表征图I为TiO2和PDMDAACTQX射线粉末衍射图。根据XRD谱图分析，TiO2各个衍射峰与标准锐钛矿晶型TiO2的衍射峰峰位相符，25.3。（101）.38。（004）.47.7。（105）、54.8o杂后，分散性得

4、到改善，更有利于水处理中的应用。图1TiO：和PDMDAACTiO2XRD图潘Fig.1XRDSpectrumofTiO,andPDMDAACTiO,图2为TiOz和PDMDAACTiO2扫描图，可以看到，溶胶-凝胶法制备的Tio2结构比较紧致，而通过阳离子电解质PDMDAAC功能化改性，得到的Tm表面结构疏松，表面粗糙，孔洞增加，不容易结块.图2Ti()2（八）和PDMDAACTi(Mb)扫描图Fig.2SEMofTi02（八）HmlPDMDAACTiO2(b)图3中TiS和PDMDAACTQ的吸附曲级Mf有明显H3滞后押等温线，平均孔径陋于介孔材料.42086420(ds-x一三三*1.0

5、.0030Sa0025,00020,J1OOOBSQXMMO,ooosUUUUU.wPOOoO8.,000060.000420.00025OOOOO;PDMDAACTtOjPDMDAACdTiOjTq0.00.20.40.60.81.0相财尔力(ppfl)图3TiO2和PDMDAACTio2的N2吸附-脱附曲线及粒径分布Flg.3N2aclsotion-df*so)tionCIIrVeandsizedistributionOfTiO、andIlDMDAACT；O、图4HDMDAACIiO2的等电点曲线Fig.4Isorlectricj)intCIIrVeofPDMDAACTiO?2.2 TiO

6、2和PDMD,SCTiO2对金属离子Ae、C产、Ci?，、Pb?，的吸附TiO2、PDMDAAC和PDMDAACTio2对A,CrCu2*,Pb”吸附效率如图5所示.卓/M200PI)MDAACPI)MDAACTiO,吸附制图5TiO2.PDMDAAC和PDMDAACTiO2对金属离子Ar、Cr”,C/和Pb的吸附效率比较Fig.5ComPariSonofadsorptionefficienciesofTiO,PDMDAACanil对金属离子Al3*,Cr3*Xu2*和Pb1*吸附率的影响Fig.6EffectofpHonadsorptionratesofmetalionsAl3*,Cr3*,

7、Cu24andPl产2.3.2离子强度对金属离子A产、CriCu2Pb吸附率的影响水体中无机黑子的影响.以最常见的Na，为考察对象.研究共存肉子对吸附4种金属离子行为的影响。考察了NaCl溶液（0、5%、10%、15%、20.0%对A俨、Ck、C产、Pb-4吸附率的影响.图7结果表明,随着禹子强货的增大，CrECu?和PbX均在离子强度10.0%处达到吸附平衡，因NaCl增大了吸附剂与CjCu和Pb的静电作用。O5101520岗子强度/%80604020100图7离广强度对金属离子A产、C产、Cl产和Pb2*吸附率的影响Fig.7Effectionstrengthonalsrlinraleso

8、fmetalionsA*.Cru,Cu:andPb”2.3.3 吸附温度对金属离子Al、CrCu2Pb吸附率的影响实验考察了不fil不度（10、20、30、40、50C）对AltCr3Cu2Pb2*吸附率的影响。结果显示，20C时Cu?，吸附率达到最大，并随温度的升高保持平稳：温度对A俨、Cr3和Pb吸附率没有影响.为操作简便，选择室说为最佳吸附温度。温度/七l8o604o2o堂*ssl图8吸附温度对金属离fA产、C/G产和Pl产吸附率的影响Fig8Effectofadsorptionlr,rralurronadsorptionratesofmetalionsA广，Cr,ClranlPb2*2

9、.3.4 吸附时间对金属离了A伊、CB、Cu?晨1W吸附率的影响*、*察OIO203040506070时间min图9吸附时间对金属离子Al=Cr1.Cu”和Pb2+吸附率的影响Fig.9E11rtMationhIrtalionsAl.Cr3,CuandPb”2.3.5 金属离子Al二Cr,CutPb浓度对吸附率的影响20C、圈子强度NaCI为10%、pH=8.5时,吸附时间为50min.1g吸附剂分别对八俨、C产、CM+、PbK不同浓度溶液单独进行吸附去除，同时对A伊、CPCu2PtF种金属溶液混合吸附去除。吸附剂用盘为1g,金属离子浓度在不同浓度下，吸附浓度结果如图10所示07W三齿t三wf

10、4020306090120150180金属肉子浓度/(mg1.)图10（八）单独金隅离子吸附和(b)混合溶液吸附Fig.10（八）SnIitArymrtalinRdKnVPtjnnHnd(b)mixlsolutiona(ls()q)tion2.4功能化Ti2回收再用I8O6O*-室468重乂次数/次图11功能化PDMDAACTiO2重复再用Fig.l1Rmsedoffunctionaliz(alPDMDAACTiO?结论3.1 采用凝胶-溶胶法制备以钛酸四脑为前驱体，以PDMDAAC为改性剂,采用凝胶-溶胶法制备N、C、CI掺杂的功能化二氧化钛，XRD表征属锐钛矿晶里，SEM和BET表征T明,改性后结构疏松，比表面积增大,有利于吸附。3.2 以金属离子AI3，、Cr、CU1.Pb*为研究对象，当PDMDAAC掺杂量物质的量比为二氧化钛的0.2%时，室温条件卜，pH=&5,离子强度取NaCl质量浓度为10%,功能化二轴化钛用fit为IOmg处理浓度为100mg山的混合废水，去除率达到99%以上。33吸附剂对A俨、C产去除屈于快吸附.而对Cu1.Pb?吸附动力学模型拟合，符合准二级动力学模型。金属离子吸附时，存在竞争吸附，吸附容量相比单独吸附时有所减小。3.4 改性吸附剂经0lmol,1.柠檬酸溶液洗脱再用，可重现利用8次，吸附率仍保持84%以上。