引用本文:
张林, 冯江涛, 王宁, 徐浩, 延卫. 甘氨酸改性TiO2材料的合成及其对染料的吸附性能[J]. 环境化学, 2018, 37(12): 2621-2629
ZHANG Lin, FENG Jiangtao, WANG Ning, XU Hao, YAN Wei. Preparation of glycine functionalized TiO2 adsorbent and its adsorption performance for organic dyes[J]. Environmental Chemistry, 2018, 37(12): 2621-2629

甘氨酸改性TiO2材料的合成及其对染料的吸附性能
张林, 冯江涛, 王宁, 徐浩, 延卫
西安交通大学, 能源与动力工程学院环境工程系, 西安, 710049
摘要:
本文以钛酸异丙酯为钛源,以甘氨酸(gly)为改性材料,通过水解法在比较温和的条件下合成了二氧化钛(TiO2-gly)吸附剂,同时以亚甲基蓝(MB)和酸性红G(ARG)两种染料为处理对象,考察了合成的TiO2的吸附性能,并将之与P25材料进行对比.结果表明,经过甘氨酸改性的TiO2吸附剂的比表面积大幅提升到354.2 m2·g-1;改性TiO2对亚甲基蓝(100 mg·L-1)和酸性红G(100 mg·L-1)两种染料的吸附能力得到较大提高,最大吸附量分别为49.25 mg·g-1和43.98 mg·g-1,远高于P25对二者的吸附容量(分别为28.24 mg·g-1和16.40 mg·g-1);P25的吸附主要受物理吸附作用控制,而改性TiO2吸附剂20 min即可达到吸附平衡,并展现出准二级动力学和Langmuir吸附等温线特性,这表明吸附剂与染料分子之间主要为化学吸附.另外,通过吸附影响因素实验发现通过延长吸附时间、控制pH都能提高该吸附剂的吸附性能,而改性TiO2-gly吸附剂经过5次再生循环实验后仍展现出较好的吸附性能.
关键词:    TiO2    吸附    甘氨酸改性    酸性红G    亚甲基蓝    染料   
Preparation of glycine functionalized TiO2 adsorbent and its adsorption performance for organic dyes
ZHANG Lin, FENG Jiangtao, WANG Ning, XU Hao, YAN Wei
School of energy and power engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, 710049, China
Abstract:
In this work, a TiO2 adsorbent (TiO2-gly) was prepared by the hydrolysis of isopropyl titanate in glycine solution under moderate condition. Then cationic dye methylene blue (MB) and anionic dye Acid Red G (ARG) were used as the targeted contaminants to investigate the adsorption performance of TiO2-gly in comparison with P25. It was found that the specific surface area of the as-prepared TiO2-gly was also increased by glycine modification (354.2 m2·g-1 from 48.5 m2·g-1). The glycine functionalized TiO2 adsorbent also showed greater adsorption capacities (MB 49.25 mg·g-1 and ARG 43.98 mg·g-1) than P25 (MB 28.24 mg·g-1 and ARG16.40 mg·g-1). The data of adsorption isotherm and adsorption kinetics experiments indicute that the adsorption process of the dyes onto TiO2-gly mainly depended on the chemisorption while physisorption was the dominant process onto P25. In addition, the adsorption capacity of TiO2-gly was improved by prolonging the adsorption time and optimizing the pH value of the adsorption system. The modified TiO2 also showed good adsorption regeneration performance.
Key words:    TiO2    adsorption    glycine functionalization    Acid Red G (ARG)    Methylene Blue (MB)    dyes   
收稿日期: 2018-01-29
基金项目: 国家自然科学基金(21307098,21507104)和中央高校基本科研业务费资助.
冯江涛,Tel:029-82668572,E-mail:fjtes@xjtu.edu.cn
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