温和水热法合成钛酸盐纳米管及其对水中重金属离子的吸附研究

摘要：

采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附.通过选择纳米级锐钛矿替代P25型二氧化钛作为反应原材料,成功将水热反应时间从72 h缩短至6h.TEM,XRD和FT-IR等表征证实了新合成材料的为管状钛酸盐结构.TNTs对3种重金属离子的吸附动力学均符合准二级动力学方程,吸附等温线均符合Langmuir模型,且对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的理论最大吸附量分别高达525.58、214.41和69.65 mg·g-1.pH=5时,吸附动力学实验表明对于初始浓度分别为200、100和50 mg·L-1的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ),在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35 mg·g-1,吸附性能优于传统吸附材料.合成的TNTs结构为三联的[TiO6]八面体骨架和层间H+/Na+,其吸附机理为金属阳离子与TNTs层间Na+的离子交换.同时,共存离子对吸附的影响实验表明TNTs对重金属离子的吸附存在选择性,即使在较高的共存离子浓度下(10 mmol·L-1)TNTs对目标重金属离子的吸附性能依然优异.该研究提供了一种应用钛酸纳米材料高效去除水体重金属离子的方法.

关键词：钛酸纳米管、水热反应、吸附容量、重金属离子、吸附选择性

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分类号：X703(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金No.51379010 Supported by the National Natural Science Foundation of China No.51379010

在线出版日期：2016-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1663-1671