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本文研究了磷酸钛对典型重金属离子Pb2+、Zn2+、Cd2+的选择吸附性能,在此基础上制备出载磷酸钛纳米复合树脂并成功用于水体中微量Pb2+的深度净化。论文研究成果将为水体重金属安全控制提供了可行的技术支持。
论文首先合成了无定形磷酸钛(TiP)并研究了其对Pb2+、Zn2+、Cd2+的吸附性能。TiP对Pb2+、Zn2+、Cd2+的吸附最佳吸附pH值为4-6之间;吸附等温线能较好地符合Langmuir方程;吸附平衡时间约为60 min,吸附动力学符合伪二级动力学方程;与传统的离子交换树脂D-001相比,在高浓度Ca2+竞争的条件下,TiP对Pb2+表现出较强的吸附选择性。FT-IR分析表明,TiP对Zn2+、Cd2+吸附的主要推动力为静电作用;而TiP对Pb2+吸附可能受静电作用与络合作用协同控制;另外,吸附后的砌易被稀酸有效再生。结果表明,磷酸钛作为一种吸附剂在水处理领域有着很好的应用前景,但TiP粒径极细(20-100μm),应用于固定床时会产生强大的柱压,不能直接实际应用。
论文将TiP担载到含有磺酸基团的阳离子交换树脂D-001内,制备出一种新型纳米复合树脂TiP-001,从而克服了TiP颗粒流体动力学性能差的应用瓶颈.担载于D-001孔道内的TiP为无定形,担载量约为15%(重量百分比),粒径小于10 nm。TiP-001对Pb2+的吸附最佳吸附pH值为4-6之间;吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程;吸附平衡时间约为400 min,吸附动力学符合伪二级动力学方程。连续5次的静态吸附-脱附稳定性实验表明,吸附了Pb2+的TiP-001可被HCl-NaCl混合溶液有效再生,再生后的TiP-001吸附性能稳定;柱吸附结果表明TiP-001对Pb2+的吸附性能明显优于常规树脂D-001。