纳米氧化钛-氧化铁负载介孔氧化硅的制备及对水中微污染物的处理研究

The removal of arsenic and organic micropollutants was studied and the multiple removal mechanism would be investigated. Fe2O3 has good ability to adsorb As(III) and As(V) in the water, and the photocatalytic activity of TiO2. Fe2O3 has the ability to adsorb and degrade organic micropollutants. Mesoporous SiO2 with nano TiO2-Fe2O3 can not only remove arsenic in the water with Fe2O3 and TiO2, but also has a good ability to remove organic micropollutants because SiO2 can enhance the photocatalytic activity of TiO2 and Fe2O3 can adsorb organic micropollutants to the surface of mesopores to promote the photocatalytic degradation of TiO2. The material is supposed to have good removal ability for arsenic and organic micropollutants in the water, and havethe significance for the preparation of other related materials.

随着经济发展和工业规模扩大，水污染问题日益严重，水中的砷和有机微污染物给人们的健康带来很大危害。本项目拟通过先合成氧化钛前驱液和氧化硅凝胶，将二者在反应釜中混合制备纳米氧化钛晶体负载氧化硅凝胶，然后负载氧化铁纳米粒子，获得纳米氧化铁-氧化钛负载氧化硅介孔材料，去除水中的砷和有机微污染物，并研究复合去除机理。氧化铁对三价砷和五价砷都有很好的吸附能力，氧化钛也能吸附水中的砷。氧化钛对水中有机微污染物有较强的光催化降解能力，氧化硅可增强氧化钛的光催化活性，而氧化铁也可对有机微污染物进行吸附和降解。制备的纳米氧化铁-氧化钛负载氧化硅介孔材料，不仅可利用氧化铁和氧化钛同时对水中的砷进行去除，而且氧化硅的引入可增强氧化钛对有机微污染物的光催化降解活性，纳米氧化铁可吸附有机微污染物至介孔表面促进氧化钛的光催化降解。因此，该材料能对水中的砷和有机微污染物具有良好的去除能力，并对其它材料的制备具有借鉴意义。

水资源是人类生活中最重要的一类资源，清洁无污染的饮用水对于人类的健康至关重要。但在一些地区，尤其是偏远农村地区，水污染情况比较严重，影响着老百姓的健康。水污染主要包括两种：一种是有机污染物污染，一种是重金属砷污染。前者可以通过半导体光催化降解来去除，其中以二氧化钛为代表，绿色环保，不产生二次污染。后者可以通过氧化物的吸附来去除，其中以氧化铁的吸附效果最为显著。本项目的研究目的将二氧化钛和氧化铁同时负载到介孔氧化硅内部，并同时对水中的有机物进行光催化降解和重金属砷进行吸附去除研究，发挥氧化铁和氧化铁的协同作用，并利于从水中分离。项目的主要研究内容包括1.介孔氧化硅气凝胶的制备，在没有二甲基甲酰胺的作用下，常温常压干燥制备了直径55mm的完整二氧化硅气凝胶。2.氧化钛负载氧化硅介孔材料的制备，采用了原位浸渍前驱体并升高温度的方法，获得了氧化钛均匀负载介孔氧化硅凝胶。并通过调整工艺，在升温前将凝胶浸泡入正己烷中，进一步避免了氧化钛在介孔氧化硅内部的具体，提高了氧化钛负载的均匀性。通过该方法制备的氧化铁负载介孔氧化硅材料具有良好的光催化剂降解效果。3.氧化铁负载氧化硅介孔材料的制备，采用了原味浸渍前驱体并升高温度的方法，获得了氧化铁负载介孔氧化硅介孔材料。该材料具有一定的砷吸附效果。进一步制备了氧化亚铁负载氧化硅介孔材料，有望进一步提高砷吸附效果。4.氧化钛-氧化铁负载氧化硅复合介孔材料的制备，将氧化硅浸渍到氧化钛和氧化铁的复合前驱体溶液中，然后获得原位合成的氧化钛-氧化铁负载氧化硅介孔材料，内部成分均匀，有望实现对对水中的有机物和重金属砷同时去除。