摘要
随着电镀、冶炼等行业的快速发展，重金属（Cr(Ⅵ)）的使用量持续增加。在使用过程中，部分重金属（Cr(Ⅵ)）排入水体，造成污染。同时，10-15%的刚果红染料（CR）在行业生产或使用过程中会排入水体污染水环境。如何有效去除水体中的重金属（Cr(Ⅵ)）和染料（刚果红）污染物是环境污染研究的热点和难点。因成本较低、处理效果好、工艺较简单，以复合材料为主体的吸附剂在水体污染物处理中的应用备受关注。基于Ti3C2TX二维层状材料和壳聚糖（CS），本研究成功合成了环境友好型Ti3C2TX@CS无机复合材料，并应用于Cr(Ⅵ)和CR的去除过程。主要研究结果如下： （1）Ti3C2TX@CS复合材料的构建及其表征。 溶液法制备的Ti3C2TX@CS复合材料成薄膜状，质地紧密。SEM分析表明CS附着在Ti3C2TX的表层和内部，其表面出现孔穴结构；物相分析结果表明Ti3C2TX与CS未发生化学反应，为物理复合。XPS和EDS分析初步表明Ti3C2TX@CS可去除水中部分的Cr(Ⅵ)和刚果红。 （2）Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究。 Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的吸附率随投加量的增加而升高，在480min时，Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的的吸附达到平衡（平衡吸附量为50.6mg/g）；动力学模型拟合结果表明Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的吸附属于化学反应过程；热力学实验表明Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的吸附过程属于单分子层吸附，在温度为25、35、45℃时，最大吸附量分别可达43.1、43.5、44.3mg/g。Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应。pH为4时，Ti3C2TX@CS对Cr(Ⅵ)的吸附量最大。经过5次循环再生后，Ti3C2TX@CS的吸附量从26.6mg/g降至2.2mg/g。 （3）Ti3C2TX@CS对刚果红的去除过程研究。 Ti3C2TX@CS去除刚果红效率极高，在10min时0.03g Ti3C2TX@CS对刚果红的脱色率已经达99.66%。随Ti3C2TX@CS投加量增加，刚果红的去除呈先上升后下降的趋势，在投加量为30mg时脱色率达到99.72%。刚果红脱色率随温度升高呈下降趋势。随pH的增大，刚果红脱色率呈现先上升后下降的趋势，较低pH条件下复合材料质子化程度高，电中和作用和吸附架桥作用使刚果红脱色明显，pH大于9时复合材料表面带负电，不利于电中和作用，导致脱色率降低。
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