亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        TiO2-GO復(fù)合材料對苯酚廢水的吸附行為

        2021-05-26 03:08:26夏愛清邢翠娟郭云飛
        關(guān)鍵詞:復(fù)合材料質(zhì)量

        夏愛清, 邢翠娟, 于 玲, 郭云飛

        (邢臺學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院, 河北 邢臺054001)

        目前, 水污染對生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴重[1], 化工、 食品、 藥物、 石油化工等行業(yè)不斷排放出酚類、 烴類等有機環(huán)境污染物[2]. 含酚的水可引起人們腹瀉、 視力模糊等癥狀[3], 國家標準規(guī)定水中酚的質(zhì)量濃度應(yīng)小于1 μg/L[4]. 因此, 用合適可行的技術(shù)方法治理企業(yè)排放的含苯酚廢水是人們關(guān)注的熱點問題.

        目前去除污染物的方法主要包括: 1) 吸附法、 膜分離等物理方法; 2) 光、 電催化氧化等化學(xué)法; 3) 生物法. 其中以吸附法和化學(xué)降解法最常見. 碳材料是一種常見的吸附劑, 在吸附重金屬和酚類廢水中應(yīng)用廣泛. 氧化石墨烯(GO)是一類含有羧基、 羥基、 羰基、 環(huán)氧基的用氧化法氧化石墨生成的氧化產(chǎn)物, 具有特殊的片層結(jié)構(gòu), 同時GO表面含有大量的活性官能團, 所以在吸附有機廢水中具有重要的應(yīng)用價值[5]. 二氧化鈦(TiO2)可作為吸附劑去除污染物, 同時也可作為光催化劑催化降解污染物. 當TiO2與GO形成復(fù)合材料(TiO2-GO)后, 處理污染物時, 污染物先轉(zhuǎn)移到復(fù)合材料的表面, GO能在去除污染物時抑制電荷復(fù)合, 提高污染物的降解率[6-8]. 本文自主研發(fā)一種二氧化鈦-氧化石墨烯復(fù)合材料(TiO2-GO), 用其研究苯酚模擬廢水的吸附行為, 為苯酚廢水在光催化過程中的前期暗反應(yīng)階段的研究提供依據(jù).

        1 實 驗

        1.1 試劑、 儀器和分析方法

        TiO2(銳鈦礦型, 上海阿拉丁試劑有限公司), 石墨(分析純, 天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠), 苯酚(分析純, 天津市大茂化學(xué)試劑廠).

        Fourier紅外光譜(FTIR)用北京北分瑞利分析責(zé)任有限公司生產(chǎn)的WQ-510A型Fourier變換紅外光譜儀, 用KBr壓片, 在4 000~400 cm-1內(nèi)測定; Raman光譜用英國雷尼紹公司生產(chǎn)的RenishawinVia型顯微Raman光譜儀在785 nm的激光激發(fā)下測定; X射線衍射光譜用日本島津公司生產(chǎn)的XRD-6100型X 射線衍射儀, CuKα射線, 2θ=5°~80°測得; 紫外-可見光譜用北京瑞利分析儀器有限公司生產(chǎn)的UV-2200型雙光束紫外-可見分光光度計測得.

        1.2 TiO2-GO復(fù)合材料的制備

        采用改進的Hummers法[9]制備GO. TiO2-GO: 先在100 mL的燒杯中加入5 mL蒸餾水和5 mL無水乙醇, 再加入0.5 g TiO2和0.5 g GO, 將其置于超聲波清洗器中超聲約6 h, 直至形成均一的懸濁液, 離心, 用蒸餾水洗滌沉淀, 自然晾干, 備用.

        1.3 批量吸附實驗

        分別將質(zhì)量濃度為50,100,200,300,400,500 mg/L的50 mL苯酚溶液加入250 mL錐形瓶中, 再加入0.1 g吸附劑 TiO2-GO,TiO2,GO, 用0.1 mol/L的HCl或NaOH調(diào)節(jié)苯酚溶液的pH值, 在室溫條件下, 置于恒溫水浴振蕩器中, 以200 r/min的轉(zhuǎn)速進行吸附實驗. 吸附后, 離心分離混合液, 取上層清液進行稀釋, 采用4-氨基安替吡啉分光光度法在510 nm處測定溶液的吸光度, 計算材料的最終吸附量. 吸附量計算公式為

        Qe=[(ρ0-ρe)×V]/m,

        其中Qe為吸附平衡時的吸附量(mg/g),ρ0為溶液初始質(zhì)量濃度(mg/L),ρe為平衡后溶液中剩余苯酚的質(zhì)量濃度(mg/L),V為溶液體積(L),m為吸附劑質(zhì)量(g).

        2 結(jié)果與討論

        2.1 材料表征

        TiO2-GO,TiO2,GO 3種材料的XRD譜如圖2所示. 由圖2可見, TiO2在2θ=25.2°出現(xiàn)了銳鈦礦型的(101),(004),(200),(204)晶面, 在28°,50°~60°也出現(xiàn)了(211)的晶紅石界面, 表明TiO2的形態(tài)以銳鈦礦型為主, 含有少量的晶紅石型. GO在2θ=9.5°出現(xiàn)了較高的峰值[7], 復(fù)合材料TiO2-GO中(101)的界面峰變寬, 同時(004),(200),(204)處的峰移動較小, 表明復(fù)合材料TiO2-GO中TiO2的銳鈦礦晶型結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化.

        圖1 TiO2-GO,TiO2,GO的紅外光譜

        圖2 TiO2-GO,TiO2,GO的XRD譜

        碳材料的有序和無序結(jié)構(gòu)可通過Raman光譜表征. 石墨烯及其他類型碳材料的邊緣缺陷及卷曲或無序原子排列的Raman峰一般為1 350 cm-1附近的D峰, 在1 580 cm-1處出現(xiàn)的G峰由平面內(nèi)振動所致. 石墨粉和GO的Raman譜如圖3所示. 由圖3可見, 石墨粉和GO中均有D峰和G峰出現(xiàn). 石墨粉的D峰和G峰分別出現(xiàn)在1 317,1 580 cm-1處, GO的D峰和G峰分別出現(xiàn)在1 354,1 594 cm-1處. GO 比石墨粉的Raman譜中波數(shù)大, D峰和G峰變寬, 且D峰增強[11]. GO的ID/IG=0.96, 比值變大, 可能是由于石墨被氧化后引入羧基和羥基等官能團所致.

        2.2 吸附性能

        2.2.1 吸附時間的影響

        圖4為3種吸附劑吸附量與吸附時間的關(guān)系. 由圖4可見, TiO2-GO在5 min中內(nèi)吸附較快, 其最大吸附量為79.28 mg/g, 30 min時吸附逐漸達到飽和, 之后進入平衡階段, 隨著吸附時間的增加, 吸附量減小達到吸附平衡. 3種材料在30 min后均基本達到吸附平衡. 吸附主要發(fā)生在吸附材料的表面[12], 材料表面的苯酚活性吸附點很快被苯酚占據(jù).

        圖3 石墨粉和GO的Raman譜

        圖4 不同吸附劑吸附量與吸附時間的關(guān)系

        2.2.2 溶液pH值的影響

        圖5為不同pH值(2~9)下3種吸附劑對苯酚吸附量的影響. 由圖5可見, 復(fù)合材料TiO2-GO對苯酚的吸附量在pH=2~5時呈上升趨勢, pH=5~7時的吸附量變化較小, pH=7~8時的吸附量急劇下降, pH=8~9時的吸附量變化較小, 因此選擇最佳pH=5. GO對苯酚的吸附量在pH=2~9時呈下降趨勢, 最佳pH=2. TiO2對苯酚的吸附量在pH=2~8時總體呈下降趨勢, 當溶液pH值過低時, TiO2可能水解, 所以選擇最佳pH=2. pH值升高不利于苯酚吸附. 其原因為在酸性條件下材料的表面質(zhì)子化, 使材料表面吸附苯酚的活性位點增加, 吸附量增加. 隨著pH值的升高, 苯酚溶液中電離出的酚氧基負離子增多, 酚氧基負離子和吸附材料上的羧基、 烷氧基等負離子產(chǎn)生電荷間靜電排斥力, 進而抑制了對苯酚的吸附力, 使吸附量降低[13].

        2.2.3 吸附溶液質(zhì)量濃度的影響

        圖6為3種不同材料在不同質(zhì)量濃度苯酚溶液中的吸附量. 由圖6可見, 3種材料的吸附量均隨苯酚初始溶液質(zhì)量濃度的增大(100~400 mg/L)而增大. 當ρ(TiO2)=ρ(TiO2-GO)=400 mg/L時, 其吸附量達到最大值, 而GO的吸附量呈不斷增加趨勢. 原因為隨著苯酚質(zhì)量濃度的增大, 苯酚溶液中吸附劑上的活性點被占據(jù), 從而吸附量不斷增加, 當溶液質(zhì)量濃度大于400 mg/L時, 吸附劑上的活性點位達到限值, 此時吸附達到飽和[14].

        圖5 溶液pH值對吸附量的影響

        圖6 溶液質(zhì)量濃度ρ與吸附量Q的關(guān)系

        2.2.4 動力學(xué)模擬

        吸附材料對苯酚溶液吸附的速率可用動力學(xué)數(shù)據(jù)模型進行模擬, 進而推斷吸附材料對苯酚的吸附機理. 目前主要有準一級動力學(xué)、 準二級動力學(xué)、 顆粒內(nèi)擴散等數(shù)學(xué)模擬模型, 其表達式分別為

        ln(Qe-Qt)=lnQe-K1t,

        (1)

        (2)

        將3種材料對苯酚的吸附分別用準一級動力學(xué)和準二級動力學(xué)進行模擬, 計算得到的動力學(xué)參數(shù)分別列于表1~表3.

        表1 不同溫度下TiO2-GO吸附苯酚的動力學(xué)參數(shù)

        表2 不同溫度下TiO2吸附苯酚的動力學(xué)參數(shù)

        由表1~表3可見, 3種吸附材料準二級模擬的Qe,cal與實驗值Qe,exp更接近(R2值更接近1), 即準二級動力學(xué)方程更符合3種材料不同溫度下的吸附動力學(xué). 表明這3種吸附劑材料的表面活性位點影響了吸附劑對苯酚的吸附量, 吸附劑和苯酚間的吸附是主要的控制步驟[15].

        表3 不同溫度下GO吸附苯酚的動力學(xué)參數(shù)

        2.2.5 熱力學(xué)模擬

        溫度是影響物質(zhì)吸附量的一個重要因素, 圖7為TiO2-GO,GO,TiO2在不同溫度下對苯酚的吸附量. 由圖7可見, 在323 K時, TiO2-GO和TiO2的吸附量較大, 可能是溫度較高, 苯酚均有少量揮發(fā)所致. 此外, 在288,298,308 K時, 隨著溫度的升高, 吸附量呈下降趨勢, 可見該吸附為放熱過程. 其原因可能是隨著溫度的升高, 苯酚獲得較高的能量, 從而擴散能力增強, 導(dǎo)致解析速度變大[16].

        圖7 TiO2-GO,GO,TiO2在不同溫度下的吸附曲線

        在288 K時, 溶液中苯酚的平衡質(zhì)量濃度(ρe)與對應(yīng)的吸附量Qe關(guān)系曲線可用Langmuir和Freundlich 方程的吸附等溫線[17-18]表示:

        (3)

        (4)

        其中式(3)為Langmuir方程, 式(4)為Freundlich方程,Qm為吸附劑的單層最大吸附容量,KL為 Langmuir 吸附常數(shù)(dm3/mg), 表示吸附自由能.

        在288 K下, TiO2-GO和GO吸附苯酚的等溫方程參數(shù)列于表4. 由表4可見, 二者對苯酚的吸附過程均符合Langmuir和 Freundlich模型, 其中Langmuir模型的理論模擬計算值與實驗值更接近, 其R2值分別為0.969 9,0.985 0, 表明材料對苯酚的吸附可用單層和多層吸附模型解釋[19].

        表4 TiO2-GO和GO吸附苯酚的等溫方程參數(shù)

        綜上所述, 本文以GO和TiO2為原料, 采用超聲法合成了復(fù)合材料TiO2-GO, 并研究了該復(fù)合材料對苯酚溶液的吸附行為, 為研究TiO2作為光催化劑光催化降解苯酚的過程提供一定的理論依據(jù), 可得如下結(jié)論:

        1) TiO2-GO,GO,TiO23種材料均在短時間內(nèi)對苯酚具有一定的吸附去除效果;

        2) 3種材料的吸附主要是為快速吸附, 吸附動力學(xué)更符合準二級動力學(xué)方程;

        3) Langmuir模型可更好地模擬3種材料對苯酚的吸附熱力學(xué), 吸附量隨溫度的升高而增加.

        猜你喜歡
        復(fù)合材料質(zhì)量
        “質(zhì)量”知識鞏固
        金屬復(fù)合材料在機械制造中的應(yīng)用研究
        纖維素基多孔相變復(fù)合材料研究
        質(zhì)量守恒定律考什么
        做夢導(dǎo)致睡眠質(zhì)量差嗎
        民機復(fù)合材料的適航鑒定
        復(fù)合材料無損檢測探討
        電子測試(2017年11期)2017-12-15 08:57:13
        關(guān)于質(zhì)量的快速Q(mào)&A
        質(zhì)量投訴超六成
        汽車觀察(2016年3期)2016-02-28 13:16:26
        TiO2/ACF復(fù)合材料的制備及表征
        亚洲成人激情在线影院| 国产69精品久久久久9999| 91老司机精品视频| 蜜桃视频中文字幕一区二区三区 | 亚洲一区二区丝袜美腿| 东北女人一级内射黄片| 粉嫩被粗大进进出出视频| 亚洲伊人久久大香线蕉综合图片 | 香蕉视频www.5.在线观看| 久久久高清免费视频| 久久国产精品免费专区| 国产精品久久久亚洲| 午夜丰满少妇性开放视频| 精品久久久久久电影院| 成人自拍三级在线观看| 久久综合香蕉国产蜜臀av| 无码少妇一区二区三区| 亚洲国产高清美女在线观看| 亚洲成人av大片在线观看| а天堂8中文最新版在线官网| 初尝黑人巨砲波多野结衣| 欧美综合区自拍亚洲综合| 中文字幕有码在线亚洲| 国内精品久久久久久久97牛牛| 97人人超碰国产精品最新o| 超碰性爱| 精品少妇大屁股白浆无码| 丰满人妻无套内射视频| 国产极品裸体av在线激情网| 人妻无码αv中文字幕久久琪琪布| 精品一品国产午夜福利视频| 中文无码制服丝袜人妻AV| 国产精品人伦一区二区三| 国内精品视频在线播放不卡 | 国产亚洲精品第一综合麻豆| 色窝综合网| 亚洲综合在线观看一区二区三区| 天堂а√在线最新版中文在线| 日本欧美在线播放| 久久2020精品免费网站| 日本中国内射bbxx|