二氧化钛对地下水中砷硅的吸附及再生回用

二氧化钛(TiO_2)材料作为性能优异的吸附材料被广泛应用于地下水砷(As)的去除中.结果表明,地下水中共存硅离子(Si)会占据TiO_2的吸附位点,从而影响As的吸附及TiO_2材料的再生回用.本文通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了Si对As微观吸附机制的影响,表明Si的存在不会影响As在TiO_2上的吸附构型.衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)原位研究表明Si在TiO_2表面形成Si单体、低聚体和多聚体,从而竞争As的吸附位点,同时增加TiO_2再生的难度.为了实现TiO_2材料的高效再生,本研究进一步考察了氟化钠(NaF)对TiO_2表面Si的脱附效果,发现NaF可以有效地洗脱Si,再生后的TiO_2吸附性能稳定.ATR-FTIR光谱原位分析发现,NaF的加入可有效脱附TiO_2表面的Si单体和多聚体.当利用NaF和Na OH共同洗脱TiO_2表面的As和Si时,3次循环中As的脱附率为86.8%~100.3%,Si的脱附率为67.9%~82.0%.本研究为地下水砷硅共吸附材料的再生提供了一种有效方法.     

高指数晶面二氧化钛对砷、锑的共吸附去除

砷(As)和锑(Sb)作为有毒元素,造成的环境污染严重威胁人类健康.目前,由于缺乏对共存体系下砷锑表面化学性质的研究以及高效的吸附材料,砷、锑的共去除是环境领域面临的一大挑战.本文以高指数晶面{201}二氧化钛(HTi O_2)为吸附剂,研究砷锑在其表面的吸附行为.Langmuir吸附等温线结果表明,As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)、As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)在HTi O_2表面的最大吸附量分别为0.407、0.861、0.197、0.181 mmol·g~(-1).砷、锑在HTi O_2表面的吸附动力学符合拟二级动力学方程,说明化学吸附是控制吸附速率的关键因素.p H边共吸附实验表明,HTi O_2对As(Ⅲ)的吸附基本不受p H的影响;对Sb(Ⅲ)的吸附随p H的升高先增大后减小;对As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)的吸附随p H的升高逐渐降低.Zeta电位结果表明,砷锑吸附后HTi O_2表面带负电,说明砷、锑在HTi O_2表面形成带负电的稳定内层配合物.本研究为水体中砷锑的共吸附去除提供了新信息.     

二氧化钛滤柱对高砷污酸废水的吸附去除

冶炼废水中高浓度砷的去除及回收是环境领域面临的一大挑战。提出利用颗粒TiO2填充滤柱对酸性废水中的高浓度砷进行连续在线吸附去除。经过3个连续串联的TiO2滤柱,原水中高达2.5 g·L-1的三价砷可降至国家工业废水排放标准以下（-1）。空床接触时间（EBCT）实验结果表明,当EBCT=20 min时滤柱中TiO2可达到最大利用率。使用后的TiO2颗粒可用H2SO4和NaOH进行反洗再生。X射线衍射分析结果表明,经过再生后颗粒TiO2的晶型并未发生变化,能够实现对砷的再吸附。基于同步辐射技术的微束X射线荧光（μ-XRF）分析结果表明,反洗后少量固体残渣中有多种重金属共存。砷的K边微束X射线近边吸收结构（μ-XANES）表明固体残渣中存在五价砷,说明反洗过程中三价砷部分氧化。固体残渣可以通过化学提纯的方式实现砷及多种共存重金属的回收。再生废液可与原酸性废水混合调pH至中性后重新进入滤柱进行吸附去除。提出的利用颗粒TiO2处理酸性冶炼废水的新方法可有效去除废水中的高浓度三价砷,吸附剂可重复利用,同时可以实现砷及其他重金属的回收,整个工艺流程几乎不产生废渣,对环境友好的同时可产生经济效益。