新型碘离子吸附材料的制备及其吸附性能的研究

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水体的碘污染是一个严重的环境问题,近年来已引起人们的广泛关注。水源水碘污染会导致消毒过程中产生极高致癌性碘代消毒副产物,直接影响人体健康。因此,开展水中碘的去除技术研究,特别是经济高效的新型碘吸附材料的开发,具有重要的实际意义。  本文首先以Swy-2型钠基蒙脱土为载体,通过层间离子交换制备了羟基铋离子(Bi6(OH)126+)改性蒙脱土复合材料,并对其吸附去除水中I-的性能进行了研究。实验结果表明:在溶液pH值为4条件下,该材料对I-的最大吸附量为107.5mg·g-1,吸附过程符合假二级动力学模型。在0.05-1M范围内,离子强度对材料吸附去除水中I-的性能影响较小,但溶液中氯离子的存在对碘离子的吸附具有抑制作用。对比材料吸附前后的XPS和XRD谱图可知,羟基铋离子改性蒙脱土可能是通过化学吸附与I-生成Bi4I2O5,从而将I-从水中去除。  本研究还通过两步法合成了纳米氧化亚铜-纤维素气凝胶复合材料(Nano Cu2O-CBA),并就其对水中I-的吸附性能及影响因素进行了详细研究。研究结果表明,在最优条件下所制备的材料在pH7时对碘离子的最大吸附量高达476.2mg·g-1。材料的吸附性能受溶液pH值影响:在pH3-6范围内,材料的吸附性能受pH影响较小;此后随溶液pH的升高,材料的吸附性能下降。溶液离子强度对材料的吸附能力影响较小。与羟基铋离子改性蒙脱土复合材料相比,纳米氧化亚铜-纤维素气凝胶复合材料的吸附性能受水中氯离子的影响较小。对碘离子在材料上的的吸附动力学研究表明,该材料对I-的吸附动力学也符合假二级动力学模型,但其动力学速率明显快于羟基铋离子改性蒙脱土复合材料。通过对材料吸附碘前后的表面分析推测,I-在Nano Cu2O-CBA上的吸附可能是因为溶液中的I-与材料表面的Cu2O发生特性吸附,生成固相产物CuI所导致的。
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