铌酸盐负载钛酸纳米片对水中Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附研究

摘要

钛酸纳米材料具有均一的结构、组成以及独特的物理化学性质,在水处理重金属领域中显示出良好的应用前景。本研究采用一步水热法合成了铌酸盐负载钛酸纳米片(Nb/TiNFs),并研究了Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在其上的单组分以及复合体系中竞争吸附。XRD、TEM和SEM等证实材料为纳米片状结构,主要晶相为三钛酸盐。Nb/TiNFs对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)显示出快速的吸附动力学和高吸附容量,具体机制为金属阳离子与层间-ONa/H基团的离子交换。吸附等温符合Langmuir模型,理论最大吸附量Pb(Ⅱ)(2.474 mmol·g^(-1))>Cu(Ⅱ)(1.876 mmol·g^(-1)).在两种金属离子共存的体系中,金属离子间存在竞争吸附,竞争能力Pb(Ⅱ)>Cu(Ⅱ),主要由于为Pb(Ⅱ)的水合能较小,容易解离为自由离子在Nb/TiNFs上进行离子交换。由于Nb/TiNFs具有高效去除复杂体系污水中金属阳离子且合成简易等优点,为处理多种重金属污染废水领域提供了可选途径。