埃洛石纳米管负载锆氧化物吸附水中砷的研究

长期饮用砷污染的水会严重危害人类的健康,因此亟待开发一种高效且便于分离的除砷吸附剂.本研究采用水热法构建了一种新型高效的除砷吸附材料——埃洛石纳米管负载锆氧化物材料(ZrO2/HNT).使用不同手段对制备的复合材料的组成、结构和形貌进行表征,发现氧化锆纳米颗粒均匀分布在埃洛石纳米管外壁上,晶型为单斜结构.研究表明,ZrO2/HNT可快速、有效地去除溶液中的As(Ⅴ),吸附反应在 30 min内达到平衡.在25℃,As(Ⅴ)的最高吸附容量为 27.46 mg/g,吸附容量随溶液 pH 升高而降低,共存离子(除 PO43-离子外)对As(Ⅴ)的吸附性能影响不大.ZrO2/HNT 对 As(Ⅴ)的吸附动力学数据符合准二级动力学模型.吉布斯自由能计算结果和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温模型拟合结果表明,As(Ⅴ)去除过程是吸热、化学吸附反应.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)研究表明,As(Ⅴ)的去除机制主要是As(Ⅴ)与ZrO2/HNT吸附材料中ZrO2表面的羟基发生配体交换,最终形成稳定的内层配合物.本研究表明合成的ZrO2/HNT吸附剂可用于去除水溶液中的As(Ⅴ).