一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂及其制备方法和应用，其制备方法为：(1)将异丙醇和去离子水混合均匀后，向其中加入酸性溶液或碱性溶液，搅拌得到溶液I；(2)接着向溶液I中加入二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的异丙醇溶液，搅拌均匀后离心；(3)将步骤(2)离心后的沉淀用去离子水和异丙醇清洗，之后经干燥后研磨，得到所述介孔TiO2吸附剂。本发明专利技术制备的介孔TiO2吸附剂不仅具有大的比表面积，而且表面有丰富的活性官能团，可以通过调节制备过程中溶液的pH来调节介孔TiO2吸附剂的表面电性，从而相应的对带正电或带负电的污染物表现出高效的吸附能力，且该介孔TiO2吸附剂能够再生，实现可循环吸附。实现可循环吸附。实现可循环吸附。

【技术实现步骤摘要】
一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法及其应用，属于功能材料


技术介绍

[0002]近年来，由于医药、荧光材料、有机农药、工业染料等诸多领域的发展，大量污染物如抗生素、农药、染料、化学品等通过工业废水和生活污水排放到环境中，造成水体的污染。此外，很多污染物含有芳香烃结构，对皮肤有强烈的刺激性，且具有毒性、致病性、致畸性，威胁人类的健康，因此对于此类污染物的治理十分必要。
[0003]吸附是一种常用的去除水环境中污染物的方法，但是单独的吸附过程只能将污染物从一个地方转移到另一个地方，而无法将其彻底去除。将吸附的污染物原位氧化降解为无害的CO2和H2O，则是一种高效的污染物治理策略。但是传统的具有高吸附能力的吸附剂通常为碳基材料，它们会在降解过程中被强氧化剂氧化，导致吸附能力降低，难以重复使用。
[0004]二氧化钛作为一种环境友好、低成本、高稳定性的材料，被广泛应用于水污染的治理。如专利CN104874367A《一种用于酸性染料处理的壳聚糖-TiO2吸附剂的再生方法》中将TiO2与壳聚糖相结合用于酸性染料，即阴离子染料的吸附；“草甘膦在高指{201}二氧化钛表面的吸附去除”(杂质环境科学学报，2018年，第38卷，第1期，217-225页)一文中，利用高指晶面{201}TiO2吸附去除污染物有机磷农药草甘膦。但是传统的二氧化钛吸附剂的表面电性是不可调的，因此只能通过静电选择性吸附某类污染物，不具有普适性。
[0005]基于以上存在的问题，本专利技术提出了一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法及其应用，可以通过调节制备过程中溶液的pH来调节介孔TiO2吸附剂的表面电性，从而相应的对带正电或带负电的污染物表现出高效的吸附能力，且利用强氧化剂将吸附的污染物降解后，介孔TiO2吸附剂能够再生，实现可循环吸附。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法及其应用，以解决吸附剂易被强氧化剂氧化而损坏，以及TiO2吸附剂对污染物的吸附普适性问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将异丙醇和去离子水混合均匀后，向其中加入酸性溶液或碱性溶液，搅拌得到溶液I；
[0010](2)接着向溶液I中加入二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的异丙醇溶液，搅拌均匀后离心；
[0011](3)将步骤(2)离心后的沉淀用去离子水和异丙醇清洗，之后经干燥后研磨，得到
所述介孔TiO2吸附剂。
[0012]所述异丙醇、去离子水和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的异丙醇溶液的体积比为2:1:1～4:1:3，其中，二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的异丙醇溶液的浓度为10mmol/L。
[0013]所述酸性溶液为盐酸、乙酸或硫酸的一种，其加入量与去离子水的体积比为1:2～1:10，其中，盐酸的浓度为37wt％，乙酸的浓度为98wt％，硫酸的浓度为98wt％；所述碱性溶液为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾溶液的一种，其加入量与去离子水的体积比为1:2～1:10，其中，氨水的浓度为25～28wt％，氢氧化钠溶液的浓度为0.1～1mol/L，氢氧化钾的浓度为0.1～1mol/L。
[0014]一种由上述方法制备的可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂，该TiO2吸附剂其没有晶格结构，属于非晶TiO2；具有介孔结构和大比表面积，且表面富含活性官能团羟基和羧基。
[0015]制备过程中，使用酸性溶液时制得的TiO2吸附剂表面电性为正，使用碱性溶液时制得的TiO2吸附剂表面电性为负。
[0016]所述可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂在吸附带正电的污染物或带负电的污染物中的应用。具体步骤为：将所述介孔TiO2吸附剂直接与含有污染物的溶液混合，搅拌后，离心分离出固体粉末。
[0017]所述含有污染物的溶液的初始浓度为1～600mg/L，TiO2吸附剂的加入量为0.1～10g/L，吸附时间为20min～3h，吸附温度为25～45℃。
[0018]在吸附过程后，向离心分离出的TiO2吸附剂中加入强氧化剂，将吸附的污染物降解，得到再生的介孔TiO2吸附剂，实现可循环使用。所述强氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、次氯酸钾、次氯酸钠的一种。
[0019]有益效果：本专利技术提供的可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂及其制备方法和应用，可以通过调节制备过程中溶液的pH来调节介孔TiO2吸附剂的表面电性，从而相应的对带正电或带负电的污染物表现出高效的吸附能力，且利用强氧化剂将吸附的污染物降解后，介孔TiO2吸附剂能够再生，实现可循环吸附。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：
[0021]1、本专利技术提出的介孔TiO2吸附剂的制备方法中，可以通过加入酸性或碱性溶液来改变制备环境的pH，从而调控TiO2吸附剂的表面电性，相应地对带正电或带负电的污染物表现出高吸附能力，具有吸附应用普适性；
[0022]2、本专利技术所制备得到的介孔TiO2吸附剂在吸附之后，经过强氧化剂的氧化降解过程，能够保持稳定，实现可循环使用；
[0023]3、本专利技术所制备得到的TiO2吸附剂为介孔结构，比表面积大，吸附位点多，且表面富含活性官能团，对污染物表现出快速且高容量的吸附性能；
[0024]4、本专利技术提出的TiO2吸附剂通过简单的常温常压下的制备方法合成，制备过程操作简便，成本低廉，产率高。
附图说明
[0025]图1为实施例1制备的TiO2吸附剂的透射电镜图片；
[0026]图2为实施例1制备的TiO2吸附剂的傅里叶红外光谱图；
[0027]图3为实施例1制备的TiO2吸附剂吸附过程亚甲基蓝溶液的吸收光谱以及亚甲基蓝溶液在吸附前后的照片对比。
具体实施方式
[0028]本专利技术的一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法，将异丙醇、去离子水和酸性溶液或碱性溶液混合均匀后，向其中加入二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯(TDAA)的异丙醇溶液搅拌，再经过离心清洗烘干，即制备得到介孔TiO2吸附剂粉末。当制备过程中使用酸性溶液时，制得的介孔TiO2吸附剂的表面电性为正，能够高效吸附带负电的污染物；当制备过程中使用碱性溶液时，制得的介孔TiO2吸附剂的表面电性为负，能够高效吸附带正电的污染物。在吸附完成之后，向介孔TiO2吸附剂中加入强氧化剂，将吸附的污染物氧化为无害的CO2和H2O，即可得到再生的介孔TiO2吸附剂，从而实现可循环使用。
[0029]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。
[0030]实施例1：
[0031]一种可循环使用且表面电性为负的介孔TiO2吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将异丙醇和去离子水混合均匀后，向其中加入酸性溶液或碱性溶液，搅拌得到溶液I；(2)接着向溶液I中加入二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的异丙醇溶液，搅拌均匀后离心；(3)将步骤(2)离心后的沉淀用去离子水和异丙醇清洗，之后经干燥后研磨，得到所述介孔TiO2吸附剂。2.根据权利要求1所述的可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法，其特征在于：所述异丙醇、去离子水和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的异丙醇溶液的体积比为2:1:1～4:1:3，其中，二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯溶液的异丙醇的浓度为10mmol/L。3.根据权利要求1所述的可循环使用且表面电性可调的介孔TiO2吸附剂的制备方法，其特征在于：所述酸性溶液为盐酸、乙酸或硫酸的一种，其加入量与去离子水的体积比为1:2～1:10，其中，盐酸的浓度为37wt％，乙酸的浓度为98wt％，硫酸的浓度为98wt％；所述碱性溶液为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾溶液的一种，其加入量与去离子水的体积比为1:2～1:10，其中，氨水的浓度为25～28wt％，氢氧化钠溶液的浓度为0.1～1mol/L，氢氧化钾的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利，苏靖婷，肖军，张若虎，崔一平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：