含钛、镧介孔生物玻璃制备及其对水中染料去除性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:baidie123
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亚甲基蓝是(MB)一种在工业应用很广的阳离子染料,除具有有机污染物的普遍特点外还对人体有毒性,是水净化技术的难点之一。随着净化水技术的不断发展,吸附技术由于操作简便且成本有效性高等特点脱颖而出,成为具有很好的工业应用前景的水处理技术。介孔材料作为一种新兴吸附剂,因其比表面积大、孔隙率高等特点而引起广泛关注。而介孔生物活性玻璃除了具有传统介孔材料的特点外,还具有较高的生物活性和药物缓释性,因此众多研究人员将目光转移到了介孔生物活性玻璃上,除了医学邻域的应用外,许多学者也开始研究其在环境污染治理领域的应用。含二氧化钛的材料已被广泛用作水净化催化剂。特别是这些氧化物和混合氧化物材料对染料降解的应用。稀土金属镧有良好的光电磁等物理特性,可与很多材料组成不同性能的新型材料,从而大幅度提高其他产品的质量和性能。本文采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯为前驱体,以表面活性剂P123为模板剂,以钛酸丁酯为钛源,以硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)为镧源合成五种不同硅钙比的镧掺杂介孔生物玻璃材料(BG-La)、五种不同硅钙比的钛掺杂介孔生物玻璃材料(BG-Ti)和五种不同硅钙比的镧、钛掺杂介孔生物玻璃材料(BG-La-Ti)。利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和比表面孔径分布(BET)对材料结构和成分进行表征和分析,结果表明制备的BG-La的孔径在2.5 nm左右、BG-Ti和BG-La-Ti的孔径在2.1-2.3nm之间,均为介孔结构。三种材料对于水溶液中的亚甲基蓝均具有良好的吸附性能,其对MB的吸附去除过程均符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温模型,其R2均在99%以上。BG-La系列中吸附效果最好的BG-La-2在吸附平衡后去除率接近100%;BG-Ti系列中吸附效果最好的BG-Ti-2对MB的去除率维持在87%以上;通过将锎掺入钛掺杂介孔生物玻璃制得的BG-La-Ti系列,相较于BG-Ti系列有所改进,其中BG-La-Ti-2在达到吸附平衡时的去除率也接近100%。三种材料中BG-La-Ti系列达到最高解吸率45%。BG-La系列具有较高的再生率,BG-La-2再生10次后的去除率仍然维持在90%以上。对三种材料光催化性能的研究表明BG-La-2在光催化降解平衡时的去除率接近100%,BG-Ti-2的降解去除率为75%,而BG-La-Ti-2的降解去除率比BG-Ti-2高20%,进一步证明了镧掺杂的必要性。
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