堿熱-酸熱法合成二氧化鈦-鈦酸納米管復(fù)合納米材料對(duì)Cd(Ⅱ)和苯酚的同步去除

更新時(shí)間：2015-06-26 13:45 來源：環(huán)境科學(xué) 作者: 閱讀：2061

摘要

以P25型TiO2為原料,經(jīng)堿熱和酸熱反應(yīng)合成了TiO2/TNTs復(fù)合納米材料,該材料皆具鈦酸納米管(TNTs)和TiO2晶相.Cd(Ⅱ)在TiO2/TNTs上的吸附動(dòng)力學(xué)過程很快,30min即可達(dá)到吸附平衡,此外,Langmuir等溫模型擬合所得最大吸附量達(dá)120.34mg·g-1,其主要吸附機(jī)制為Cd2+與復(fù)合材料中TNTs層間Na+/H+的離子交換.TiO2/TNTs對(duì)苯酚的吸附量較低(0.36mg·g-1),因此光催化反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)苯酚的降解是必需的.構(gòu)建的吸附-光催化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)Cd(Ⅱ)和苯酚的同步有效去除,180min時(shí)二者的去除率分別可達(dá)到99.6%和99.7%.Cd(Ⅱ)的去除源于暗室下復(fù)合材料中TNTs相的吸附,而苯酚的去除在于后續(xù)復(fù)合材料中TiO2相的光催化.Cd(Ⅱ)的共存可提高苯酚的光催化降解效率,原因在于Cd(Ⅱ)吸附進(jìn)入材料層間后有助于材料光催化性能的提升.共存Na+對(duì)Cd(Ⅱ)和苯酚在TiO2/TNTs上的同步去除影響極小;而共存Ca2+由于競(jìng)爭(zhēng)吸附和促進(jìn)材料團(tuán)聚的原因,會(huì)輕微抑制Cd(Ⅱ)在TiO2/TNTs上的吸附,但對(duì)苯酚的光催化降解影響較小.此外,TiO2/TNTs可有效循環(huán)利用,經(jīng)HNO3解吸和NaOH再生后,3次循環(huán)后材料對(duì)Cd(Ⅱ)和苯酚的去除率依然可達(dá)91.7%和98.1%.該研究提供了一種合成皆具吸附和光催化性能的鈦系材料的方法,對(duì)于應(yīng)用納米材料實(shí)現(xiàn)水體環(huán)境中重金屬和有機(jī)物的同時(shí)去除具有一定的借鑒意義.

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