王 欢,郑智阳,戴雅红,张志宾,刘云海,王有群

(1.东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室,江西 南昌 330013；2.东华理工大学 核科学与工程学院,江西 南昌 330013；3.核工业二九〇研究所,广东 韶关 512029)

二氧化钛(TiO2)的3种晶体形式锐钛矿、金红石和板钛矿在不同领域均有广泛应用[1]。纳米TiO2具有独特的物理和化学特性,如表面原子多,物理和化学稳定性好[2],几乎无毒,耐腐蚀性强[3],生产成本相对较低等,可作为吸附剂去除水中的重金属(如Pb(Ⅱ)[4-5]、Cr(Ⅵ)[6]、Hg(Ⅱ)[3]、U(Ⅵ)等)和其他污染物[1,7-8]。

TiO2可通过以下方式吸附重金属离子[9]：1)TiO2表面存在高浓度羟基(—OH),水中污染物通过与—OH相互作用而吸附在TiO2表面[6],即氧与表面Ti(Ⅵ)偶联重金属离子；2)TiO2基质的电子部分还原吸附离子；3)TiO2与Cu2+强磁偶极子-偶极子的“缔合”及它们之间的自旋交换相互作用；4)pH较高时形成反磁性氢氧化物。无定形TiO2(比表面积高达449 m2/g)对Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附量分别为24.92、14.85、84.79和618.79 mg/g[1]。

花状结构纳米材料具有比表面积高、孔结构丰富[10]等优点。花状TiO2(F-TiO2)对亚甲基蓝的吸附量为49.47 mg/g,比商业TiO2高33%[11]。试验采用水热法制备F-TiO2,并用于吸附铀(Ⅵ),探讨了吸附过程动力学及热力学。

1 试验部分

1.1 主要仪器

电子分析天平(BS124S型,北京赛多利斯仪器系统有限公司),pH计(PB-10型,上海精密科学仪器有限公司),紫外-可见分光光度计(SP-721E型,上海元析仪器有限公司),钨灯丝系列扫描电镜(EVO18型,卡尔蔡司股份公司),傅立叶红外光谱仪(IR Affinity-21型,日本Shimadzu(岛津),Zeta电位仪(Stabino PMX 400型,美国Microtrac公司)。

1.2 试验试剂

钛酸四丁酯(TBOT)、HNO3(68%)、NaOH、双氧水(30%)、氯乙酸等,均为分析纯,国药化学试剂有限公司产品；2,4-二硝基苯酚、丙三醇、偶氮胂Ⅲ、乙酸钠,均为分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司产品。……