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【热点文章】无机物掺杂TiO2吸附剂用于水中污染物吸附研究进展

引用本文:黄孝明陈瑶陈国力无机物掺杂TiO2吸附剂用于水中污染物吸附研究进展[J]. 化学试剂, 202345(11) 9-17.

DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0452


背景介绍


随着人类工业发展,废水排放对自然水体污染问题日渐突出,尤其是染料、重金属、抗生素、酚类等物质,具有致癌性和毒性,对生物体和人类构成重大危害。有多种方法去除水中污染物,如吸附法、膜过滤法、光降解法和生物处理法,其中吸附法成本低、效率高,是一种广泛应用的污水处理工艺。TiO2作为具有高吸附能力的废水污染物吸附剂已被广泛,无机物改性TiO2复合材料可以生成多孔结构,更有利于物质传递,再加上双官能团的协同作用,在去除水中污染物方面具有很高的应用潜力






文章亮点

1.总结了近年来无机物掺杂TiO2吸附剂在吸附水中污染物方面的研究,比较了不同改性策略下TiO2吸附剂的性能

2.无机物掺杂TiO2吸附剂对水中污染物吸附机理探讨,其吸附原理包括物理、化学两大过程,能够对不同类型的污染物进行有效的去除

3.展望改性TiO2吸附剂向单一污染物吸附型与多种污染物吸附型共同发展


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内容介绍

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目前,人们研究了多种去除水中污染物的方法,如吸附法、膜过滤法、光降解法和生物处理法。因为吸附法成本低、效率高,是一种应用广泛的分离工艺。

在各种纳米吸附剂中,TiO2纳米粒子具有独特的物化性质,如较高比表面积、机械性能稳定、无毒耐腐蚀、低成本,已被报道为在去除废水中污染物应用中具有高吸附能力的吸附剂

1  无机非金属掺杂TiO2吸附剂

1.1  对水中染料污染物吸附

复合方法可以改变纯TiO2物质结构,复合后形成多孔结构,显著提高材料比表面积,并且通过各组分的协同作用有效提高吸附能力,性能比较详见表1

1.2  对水中金属污染物吸附

非金属掺杂TiO2吸附剂对水中金属污染物也有强大的吸附作用,4种铬吸附剂的吸附性能比较详见表2

1.3  吸附水中其它污染物

2  金属掺杂TiO2吸附剂

2.1  吸附水中染料污染物

近年来许多研究结果表明,表面改性是制备高性能吸附剂的一种有效方法,3种不同掺杂策略的TiO2基吸附剂对MO染料的吸附性能比较详见表3

2.2  吸附水中金属污染物

2.3  吸附水中其它污染物

在金属掺杂TiO2吸附剂对其他污染物吸附研究领域,也有学者进行了研究。从表4可以看出,铁氧化物掺杂TiO2吸附剂对不同的金属离子吸附时,最适pH值与平衡时间差异较大,这也大大增加了具有多种污染物吸附能力吸附剂的开发难度

3  无机物掺杂TiO2吸附剂对水中污染物吸附机理

TiO2基吸附剂是一种广泛应用于环境保护领域的材料,在水中染料与金属离子污染物吸附降解方面备受关注。通过TiO2表面活性位点吸附有害物质,从而达到净化环境的目的。TiO2的表面具有丰富的羟基、氧化物和空穴等活性位点,这些位点能够吸附水分子、氧分子、有机物分子等。

4  展望

对于无机物掺杂TiO2吸附材料还需进一步深入研究,通过制备新型吸附剂,改善对污染物的吸附性能。对单一污染物吸附研究向效率更高、更环保、易回收与易再生方向发展;同时,具有多种污染物吸附能力的TiO2基吸附材料也应该是今后发展方向之一,毕竟实际应用中,较为复杂的水污染环境更加需要多功能型吸附剂,这也是污水处理经济性的需要。未来的研究方向应从复合协同设计、制备方法、吸附材料稳定性、吸附环境适应性、可回收再生性、成本经济性等多维度出发,探索TiO2基吸附材料改性的新方向,为废水、空气和土壤中污染物的处理开辟新途径。


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