无机物掺杂TiO2吸附剂用于水中污染物吸附研究进展

背景介绍随着人类工业发展，废水排放对自然水体污染问题日渐突出，尤其是染料、重金属、抗生素、酚类等物质，具有致癌性和毒性，对生物体和人类构成重大危害。有多种方法去除水中污染物，如吸附法、膜过滤法、光降解法和生物处理法，其中吸附法成本低、效率高，是一种广泛应用的污水处理工艺。TiO2作为具有高吸附能力的废水污染物吸附剂已被广泛，无机物改性TiO2复合材料可以生成多孔结构，更有利于物质传递，再加上双官能团的协同作用，在去除水中污染物方面具有很高的应用潜力。文章亮点1.总结了近年来无机物掺杂TiO2吸附剂在吸附水中污染物方面的研究，比较了不同改性策略下TiO2基吸附剂的性能；2.对无机物掺杂TiO2吸附剂对水中污染物吸附机理探讨，其吸附原理包括物理、化学两大过程，能够对不同类型的污染物进行有效的去除；3.展望改性TiO2基吸附剂向单一污染物吸附型与多种污染物吸附型共同发展。内容介绍目前，人们研究了多种去除水中污染物的方法，如吸附法、膜过滤法、光降解法和生物处理法。因为吸附法成本低、效率高，是一种应用广泛的分离工艺。在各种纳米吸附剂中，TiO2纳米粒子具有独特的物化性质，如较高比表面积、机械性能稳定、无毒耐腐蚀、低成本，已被报道为在去除废水中污染物应用中具有高吸附能力的吸附剂。1

无机非金属掺杂TiO2吸附剂1.1

对水中染料污染物吸附复合方法可以改变纯TiO2物质结构，复合后形成多孔结构，显著提高材料比表面积，并且通过各组分的协同作用有效提高吸附能力，性能比较详见表1。1.2

对水中金属污染物吸附非金属掺杂TiO2吸附剂对水中金属污染物也有强大的吸附作用，4种铬吸附剂的吸附性能比较详见表2。1.3

吸附水中其它污染物2

金属掺杂TiO2吸附剂2.1

吸附水中染料污染物近年来许多研究结果表明，表面改性是制备高性能吸附剂的一种有效方法，3种不同掺杂策略的TiO2基吸附剂对MO染料的吸附性能比较详见表3。2.2

吸附水中金属污染物2.3

吸附水中其它污染物在金属掺杂TiO2吸附剂对其他污染物吸附研究领域，也有学者进行了研究。从表4可以看出，铁氧化物掺杂TiO2吸附剂对不同的金属离子吸附时，最适pH值与平衡时间差异较大，这也大大增加了具有多种污染物吸附能力吸附剂的开发难度。3

无机物掺杂TiO2吸附剂对水中污染物吸附机理TiO2基吸附剂是一种广泛应用于环境保护领域的材料，在水中染料与金属离子污染物吸附降解方面备受关注。通过TiO2表面活性位点吸附有害物质，从而达到净化环境的目的。TiO2的表面具有丰富的羟基、氧化物和空穴等活性位点，这些位点能够吸附水分子、氧分子、有机物分子等。4

展望对于无机物掺杂TiO2吸附材料还需进一步深入研究，通过制备新型吸附剂，改善对污染物的吸附性能。对单一污染物吸附研究向效率更高、更环保、易回收与易再生方向发展；同时，具有多种污染物吸附能力的TiO2基吸附材料也应该是今后发展方向之一，毕竟实际应用中，较为复杂的水污染环境更加需要多功能型吸附剂，这也是污水处理经济性的需要。未来的研究方向应从复合协同设计、制备方法、吸附材料稳定性