纳米钛酸钙粉体的制备及其对水中铅和镉的吸附行为

摘要

采用柠檬酸络合溶胶-凝胶法制备了纳米钛酸钙粉体.以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)对其进行了表征.考察了该纳米粉体对水中重金属铅和镉的吸附性能,并以镉离子为例,系统地研究了吸附热力学和动力学.结果表明,该法合成的钛酸钙为钙钛矿结构的纳米粉体,粒径大小受灼烧温度的影响,灼烧温度越高,粉体平均粒径越大,600℃灼烧2 h条件下,粉体的平均粒径最小,约为20 nm.当介质的pH值为4～8时,钛酸钙对水中的铅和镉具有很强的吸附能力.其对镉离子的吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和HO准二级动力学方程式,吸附过程焓变(△H)为39.312 KJ·mol-1,各温度下的自由能变(△G)均小于零,熵变(△S)均为正值,吸附过程的活化能(Ea)为20.359 kJ·mol-1.该吸附过程是自发的吸热物理过程.被吸附的铅和镉均可用1 mol·L-1的硝酸完全洗脱回收.对铅和镉的富集因子均超过200.将其应用于水中痕量铅和镉的吸附富集和测定,回收率分别为96.3%～107.2%和93.5%～104.0%,与石墨炉原子吸收光谱法测定结果一致.