TiO₂的合成方法及其吸附条件对铅离子吸附性能的影响

水体是人类赖以生存的主要自然资源之一，又是人类生态环境的重要组成部分，也是地球物质生物化学循环的储库。由于人类活动的影响，进入水体环境中的污染物越来越多，这些污染物给环境和人体健康造成了许多问题。多年来人们非常关注水体富营养化问题，因为其宏观破坏性能引起人们的注意，而水体重金属污染问题人们重视程度相对不够，同时随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展，以及民用固体废弃物不合理填埋和堆放，重金属污染物事故性排放以及大量化肥、农药的施用，使得各种重金属污染物进入水体。重金属污染物难以治理，它们在水体中具有相当高的稳定性和难降解性，在水体中积累到一定的限度就会对水体、水生植物及水生动物系统产生严重危害，并可通过食物链而在水产品体内累积，最终作为食品进入人体，影响人的健康，因此水体重金属污染日益成为人们关注的焦点。

铅作为现代工业生产中广泛使用的金属,对生物体毒性很大,是造成环境污染的重金属元素之一^[1]。水样中铅的含量较低,难以用火焰原子吸收法直接测定,因此需借助一定的分离富集技术。纳米材料具有一系列新异的物理化学特性和优于传统材料的特殊性能,其对许多金属离子具有很强的吸附能力,并且在较短的时间内即可达到吸附平衡;同时,由于其比表面积大,因而相对于一般的吸附材料有更大的吸附容量,是痕量重金属离子分离富集的理想材料^[2,3]。

纳米材料是近年来受到广泛重视的一种新兴功能材料,纳米粒子的粒径在100-1000nm之间,属于原子簇与宏观物体交界的过渡状态,由于其粒径的减小,表面原子周围缺少相邻的原子,具有不饱和性,易与其它原子相结合而稳定下来,具有很大的化学活性,由此而产生一系列新异的物理化学特性,具备一些优越于传统材料的特殊性能。文献报道^[4-8],纳米材料对许多金属离子有很强的吸附能力,是痕量元素分析较为理想的分离与富集材料。研究其对金属离子的吸附性能,对金属离子的富集、纯化、分离、分析及其它高效低成本催化剂的研制并探索催化机理,有重要的理论和实际意义。纳米TiO₂的化学性质稳定、无毒、成本低具有较高的实用价值,其在光催化、涂料、催化剂载体等方面应用广泛。目前,纳米TiO₂作为固相吸附剂对铜、钙、钻、铬、锌、稀土等金属离子的吸附性能的研究已有报道。^[4,6,9]。

纳米TiO₂粉体作为一种新型无机功能材料,近年来已成为超细无机粉体合成的一个研究热点。钛白粉(TiO₂)在自然界中有锐钛矿、金红石和板钛矿3种晶型,不同的晶形有不同的吸附容量。其中金红石和锐钛矿型TiO₂应用较广泛^[10]。

纳米TiO₂具有比表面积大、表面张力大、熔点低、磁性强及光吸收性能好等特征,特别是吸收紫外线的能力强。此外,纳米TiO₂还具有价廉、无毒、稳定性高、能够再生循环利用等优点,可以将有毒的微生物降解为无毒无味道的CO₂,H₂0及一些简单的无机物。基于上述特点,纳米TiO₂粉体在日常生活以及在工业生产中应用的领域非常广泛^[11-12]。尽管在我国纳米TiO₂的市场刚刚形成,但是随着纳米产品的普及与人们消费观念的改变,以及纳米技术和对纳米TiO₂产品应用的不断深入,市场的不断规范和发展,纳米TiO₂必将迎来广阔的市场发展空间并带来巨大的经济和社会效益。