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Chemical Engineering Journal期刊報道我院所研發的新型鈦基納米復合除磷吸附劑

時間:2019/04/19

     

       磷是引起水體富營養化的限制性營養物質金祥娱乐场,研究表明0.02ppm以上的磷即可使水體富營養化進程加快金祥娱乐场。傳統的除磷技術如化學沉淀金祥娱乐场、生物法等通常只能將廢水中的磷酸鹽降低到1-5 mg/L,難以滿足日益嚴苛的磷排放標準,因此迫切需要開發一種新型高效除磷技術對排入水體的含磷廢水進行深度處理。

       近期納米鈦氧化物因其對磷酸鹽具備特異性吸附能力受到廣泛關注,但其在含磷廢水常見的中性pH范圍吸附量較小,同時超細的顆粒尺寸使其在應用于間歇式或連續式水處理系統中存在壓降大、難以固液分離的難題。針對這一技術瓶頸,我院聶廣澤老師課題組通過將納米鈦氧化物分散到大顆粒的帶有豐富正電荷的高分子聚合物載體(NS)內,研制了一種毫米級尺寸的鈦基納米復合材料Ti-NS。該復合材料具備兩種類型的吸附位點,即載體上的正電荷基團和孔道內的鈦氧化物納米顆粒,可分別通過靜電作用和表面絡合作用去除水中的磷酸鹽,且載體骨架上不可擴散的正電荷產生的Donnan膜效應,可對水中磷酸鹽離子產生預富集和強化擴散作用。研究結果表明Ti-NS在中性pH范圍具備最佳的吸附容量,同時表現出了快速的吸附動力學特性和優異的吸附選擇性。固定床循環吸附實驗進一步證實Ti-NS對模擬廢水和實際廢水均具備較高的處理容量,吸附飽和后的吸附劑可用NaOH-NaCl進行有效再生,再生后吸附劑的處理能力幾乎沒有損失,表明吸附劑具備良好的循環使用性能。

圖1   Ti-NS除磷作用示意圖(上)和柱吸附脫附性能(下)


        該研究還采用了SEM-EDS和XPS等技術對吸附劑深度除磷機理進行了探討,明確了復合材料兩種吸附位點的除磷作用機制金祥娱乐场金祥娱乐场。研究成果在工程技術類知名SCI期刊Chemical Engineering Journal上發表,論文題為“Efficient removal of phosphate by a millimeter-sized nanocomposite of titanium oxides encapsulated in positively charged polymer”,聶廣澤老師為該文的第一作者和通訊作者,該工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃的資助。


        論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894718321430


         作者:環境科學與工程學院;審核:張永軍

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