[0031] 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0032] 实施例1
[0033] 将含有初始浓度为50mg/L的二氯喹啉酸的水体加入离心管中,用0.1mol/L氢氧化钠或盐酸调节水样pH值为2,然后添加TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附材料,每升水体中的吸附剂添加量为10g,在恒温条件下(通常在25‑45℃范围内),放于振荡器中振荡反应24h,用高效液相色谱仪分析处理后水样中的二氯喹啉酸浓度,吸附去除率达到96%以上。
[0034] 本实施例中,TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附剂由以下方法制备得到:
[0035] (1)改性香蕉皮粉末的制备:将香蕉去肉后所得的香蕉皮用蒸馏水洗净,转移至烘箱中,在100℃条件下烘干,用万能粉碎机进行粉碎,过100目筛子,制得香蕉皮粉末。将香蕉皮粉末置于具塞三角瓶中,向具塞三角瓶中加入100mL体积分数30%的磷酸,进行加塞密封振荡,振荡频率为150r/min,温度为25℃,振荡时间为12h,过滤,所得滤渣在100℃‑105℃的烘箱中烘干,制得磷酸改性香蕉皮粉末。
[0036] (2)TiO2/香蕉皮生物炭的制备:将步骤(1)制得的磷酸改性香蕉皮粉末全部转移至具塞三角瓶中,另取一烧杯,向烧杯中先加入150mL的无水乙醇,然后加入20mL钛酸四丁酯,最后往烧杯中加入2.5mL冰乙酸,制备成TiO2溶胶,将烧杯中的TiO2溶胶慢慢滴入装有磷酸改性香蕉皮粉末的具塞三角瓶中,加塞进行密封振荡2h。然后向具塞三角瓶中加入用磷酸配制成pH=2的蒸馏水2.5mL,振荡频率为150r/min,温度为25℃,振荡时间为4h,振荡完后进行过滤,滤渣在100℃的烘箱中烘10h取出,然后放在室温下老化2d。然后置于马弗炉中500℃炭化2h,马炉冷却至室温,取3g炭化的生物炭置于锥形瓶中,向其加入100mL 1mol/L盐酸,进行密封振荡,振荡频率为150r/min,温度为25℃,振荡时间为12h,抽滤,用蒸馏水洗至中性,而后滤渣在100℃的烘箱中烘干,时间为2h,室温冷却,即得TiO2/香蕉皮生物炭。
[0037] (3)TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭的制备:称量0.5g二氧化硅,置于烧杯中,再往其中加入40mL无水乙醇,搅拌5min,取上述步骤(2)制备所得的TiO2/香蕉皮生物炭1g置于锥形瓶中(二氧化硅与TiO2/香蕉皮生物炭的质量比例为0.5:1),将烧杯中的配制好的二氧化硅混合液均速滴入装有上述步骤(2)制备所得的TiO2/香蕉皮生物炭的锥形瓶中,然后超声5min,之后进行密封振荡,振荡频率为150r/min,温度为25℃,振荡时间为12h,振荡完后进行过滤,滤渣在100℃的烘箱中烘干,即制得TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合吸附材料。
[0038] 如图1和图2所示步骤(3)制备的TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合吸附材料表面结构不规则,为不定型块状,表面存在一些不均一小颗粒,总体呈层叠、多坑、多孔结构,该结构有利于对污染物的吸附和截留。利用X‑射线衍射分析仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT‑IR)检测结果如图3和图4所示,发现明显的Si、Ti的尖锐峰,说明TiO2/SiO2被成功地负载到在香蕉皮生物炭内。经测定,该TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料的有机碳含量3 2 2
2690.730,总孔容为24.899cm/g,比表面积为108.389m/g,平均孔径为0.162nm。
[0039] 本实施例的水体处理过程中,按不同振荡反应的时间15min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、16h、24h、48h间隔取样,测定其中二氯喹啉酸的残余量,计算出不同处理时间下吸附复合材料对二氯喹啉酸的吸附量,结果如图5所示。最初的10小时之内,TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料对二氯喹啉酸的吸附量迅速增大,且吸附量上下波动,24小时后基本趋于平衡,二氯喹啉酸的去除率到达96%以上,准二级动力学模型可很好的描述TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料对二氯喹啉酸的吸附过程。
[0040] 本实施例的水体处理过程中,分别投加不同量的TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料,投加量分别为0.5g/L、1g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L,水体中二氯喹啉酸的浓度为50mg/L,振荡24h后,取样,测定水体中二氯喹啉酸残余量。结果见图6,当TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料用量从0.5g/L增大到25g/L,其对二氯喹啉酸的去除率从22%增大到100%,吸附量从22.92mg/g减小到1.91mg/g,当吸附剂用量大于10g/L,吸附率增大的幅度很小,为了减小吸附剂的浪费,吸附剂用量宜为10g/L。
[0041] 本实施例的水体处理过程中,将水体中的二氯喹啉酸的初始浓度为0,5,10,20,30,40,50,60mg/L,每升水体中TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料的投加量为10g/L,振荡
24h后,取样,测定水体中二氯喹啉酸残余量。计算出不同二氯喹啉酸初始浓度下吸附剂对二氯喹啉酸的吸附量,结果见图7,经测定,在一定浓度范围内(5‑60mg/L),本发明吸附复合材料对二氯喹啉酸的吸附量随二氯喹啉酸的初始浓度的升高而增大,当初始浓度为5‑
30mg/L时,去除率达100%,初始浓度为40‑60mg/L时,去除率达96%以上,显著大于已有的报道,说明本发明的吸附复合材料对二氯喹啉酸的处理有非常大的潜力。
[0042] 本实施例的水体处理过程中,将水体的初始浓度设置为50mg/L,用盐酸和氢氧化钠调节pH值为2、3、4、5、6、7、8、9,每升水体中TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料的投加量为10g/L,振荡24h后,取样,测定水体中二氯喹啉酸残余量。图8为TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料对二氯喹啉酸的吸附量随着溶液pH值变化的曲线,随着溶液pH值由2增大到9,TiO2/SiO2–香蕉皮生物炭复合材料对二氯喹啉酸的吸附呈“W”型,在pH值为2时吸附量最大。
[0043] 实施例2
[0044] 将含有初始浓度为50mg/L的二氯喹啉酸的水体加入离心管中,用0.1mol/L氢氧化钠或盐酸调节水样pH值为2,然后添加TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附剂,每升水体中的吸附剂添加量为10g,在恒温条件下(通常在25‑45℃范围内),放于振荡器中振荡反应24h,振荡反应完成后放在500w氙灯(模拟可见光)照射下进行光催化反应,完成对水体中二氯喹啉酸的降解去除。用高效液相色谱仪分析处理后水样中的二氯喹啉酸浓度,降解达到100%。
[0045] 本实施例的水体处理过程中,打开500w氙灯(模拟可见光),保持氙灯与液面垂直距离为10cm,每隔照射时间分别为0,10min,20min,30min,40min,50min,1h,1.5h,2h取样。取上清液测定反应液中二氯喹啉酸含量,然后计算光解率η,η=(P0-Pt)/P0×100%式中,Pt为光照t时反应液中二氯喹啉酸的含量;P0为反应前二氯喹啉酸总含量。TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附剂光催化二氯喹啉酸的光催化降解曲线如图8所示,TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附剂对二氯喹啉酸的降解率在40min内基本达到平衡,为90%以上。60min后降解率基本达到100%。即处理后的水溶液中几乎检测不到二氯喹啉酸的存在,达到国家规定水体中的二氯喹啉酸的量,这高于TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附剂对二氯喹啉酸的吸附效果,说明TiO2/SiO2‑香蕉皮生物炭复合吸附剂对二氯喹啉酸的吸附和降解具有明显的协同作用,从而得到意想不到的显著效果。
[0046] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,并非对本发明任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰、皆应属本发明的涵盖范围。