TiO2气凝胶和MIL-101对水体中锑的吸附研究

作     者：徐沛文 

作者单位：云南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王家强

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：MIL-101(Cr) MIL-101(Fe) TiO2气凝胶 锑离子 

摘      要：我国是锑产量最大的国家,存在着严重的锑污染问题,水体中的锑污染对生态环境和生物体都产生了恶劣的影响。当前治理锑污染的材料普遍存在着制备条件复杂、吸附性能差、难回收等问题。而MIL-101和TiO2气凝胶材料具有绿色环保、吸附性能好、结构可调控等优秀性能,当前这两类材料在除锑领域没有论文被发表。本文基于研究现状以及实际应用中对污水处理的需求,开展了新型材料去除水体中锑污染的研究。通过水热法制备出MIL-101(Cr)、MIL-101(Fe)两个材料,通过溶胶-凝胶法,以PEG为模板剂制备出模板TiO2气凝胶。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、N2吸附/脱附等测试手段对材料的结构性质进行了表征分析。将这三个材料应用于含锑水体的去除实验中,探究不同反应条件和因素对去除效果的影响,实验结果表明:(1)MIL-101(Cr)材料具有疏松多孔的结构,MIL-101(Cr)对三价锑的最大吸附容量为78.2 mg/g,最佳pH为6。杂质离子的存在一般不会干扰该吸附反应,该材料对三价锑具有较好的去除效果且可重复性能好。(2)MIL-101(Fe)材料具有均匀、多孔的通道结构,在三价锑的吸附实验中的最大吸附容量达到91.7 mg/g,最佳pH为5～6。该吸附反应一般不会被杂质离子干扰,MIL-101(Fe)材料对三价锑的去除效果较好,可重复性能好。(3)模板TiO2气凝胶对溶液中50 mg/L三价锑的最大吸附容量为414.9 mg/g,最佳pH为8,杂质离子一般不会影响该吸附反应。该气凝胶对三价锑的吸附能力好,已超过当前已发表的最佳材料。