纳米二氧化钛去除水中CuⅡ的研究:纳米二氧化钛5个纳米

纳米二氧化钛去除水中CuⅡ的研究

摘 要：
吸附；
原子吸收光谱法；
纳米二氧化钛；
铜离子 1. 引言 铜是一种过渡金属，具有显著的毒性效应[1]。铜污 染多是人为因素，污染源排放直接污染土壤和水体。过量铜 排入水体会导致水生态不平衡，破坏水体自净能力[2]。水 生生物受到铜污染毒害，能够富集高浓度铜，通过生物放大 过程进入食物链 [3]，危害人体健康。

纳米材料是近年来受到广泛重视的一种新兴功能材 料[4], 20世纪80年代中期发展起来。其具有一系列新异特 性，并优越于传统的材料。表面原子能够与金属离子以静电 作用等方式相结合，因此纳米材料对一些金属离子具很强的 吸附能力，并且在较短的时间内即可达到吸附平衡；
同时， 由于其比表面积非常大，因而具有比一般的吸附材料更大的 吸附容量。因此本实验以纳米二氧化钛为吸附剂，处理模拟 的含Cu2+废水，探讨影响因素和作用机理，探索水体中Cu2+去除最优工艺参数。

2. 实验部分 2.1试剂与仪器 试剂：硫酸铜即CuSO4﹒5H2O（分析纯）；
纳米二氧 化钛（VK-TA05）；
去离子水；
稀盐酸（分析纯）；
氢氧化 钠（分析纯）。

仪器：锥形瓶、容量瓶、DHG-9030A电热恒温鼓风干 燥箱；
FA2004N型电子分析天平；
普通摇床；
PHS-3C精密 pH 计；
原子吸收分光光度计。

2.2 纳米二氧化钛去除水中Cu（Ⅱ）的反应的测定 及计算方法 采用火焰原子吸收法测定溶液的吸光度ABS，将吸光度 带入标准曲线方程，求出滤液中铜离子浓度Ci。用下式计算 铜离子去除率R：R=（C0－Ci）÷C0×100％ 2.4实验步骤 2.4.1标准曲线的绘制 将CuSO4﹒5H2O配成铜离子浓度分别为0mg /L、1mg /L、 2mg /L、4mg /L、8mg /L、10mg /L、25mg /L的溶液，用火 焰原子吸收法测定标准系列的吸光度，并以吸光度对铜离子 浓度作图，绘制标准曲线，见下图所示。

2.4.2 探究铜离子初始浓度的影响结果表明，随着底物铜离子浓度的增加，二氧化钛对 其去除率不断减小，当铜离子浓度在10mg/L以下时，可以达 到65%以上的去除率，而当铜离子浓度大于20 mg/L时，去除 率仅仅只有20%～30%，可见，纳米二氧化钛并不能有效处理 高浓度铜离子的物质，只有在较低铜离子浓度下，具有较好 的去除效率。

2.4.3探究纳米二氧化钛投加量的影响 结果表明，随着投加量的增加，铜离子去除率先不断 增加，后略微降低，当二氧化钛加入量为40mg时，可以达到 最大的去除效率。

3 结语 本文探索了水体pH值、纳米二氧化钛加入量、Cu2+初始 浓度，吸附时间四个变量对水体中Cu2+去除效果的影响。结 果表明: （1）纳米二氧化钛只有在较低铜离子浓度下，具有较 好的去除效率。铜离子浓度为5mg/L时，去除率可达87.35% （2）当二氧化钛加入量为40mg时，可以达到最大的去 除效率。

（3）二氧化钛去除铜离子效率随pH的增加而呈上升趋 势，当pH等于7时，二氧化钛去除铜离子效率骤然提高至 97.4%，在pH为碱性条件下，有利于二氧化钛对铜离子的去 除。（4）在本实验条件下，为取得较好的吸附效果，选择 吸附时间为35min左右为宜。

参考文献 [1]徐珑，杨曦，张爱茜，等，水环境中的光化学研究 进展，化学进展，2005，17（3）：412-415