80和100mg*L1的模拟废水中，调节溶液pH为8. 0,共形成14个样品和1个空白样，在室温 25°C下进行实验，考察初始Hg2+浓度对吸附率的影响，结果见图8和图9。
[0039] 等温吸附参数按如下方式计算： Langmuir等温式假设吸附剂表面具有均匀的吸附能力，所有的吸附机制相同，被吸附 的吸附质分子之间没有相互作用力，也不影响分子的吸附，在吸附剂表面只形成单分子层 吸附，其线性表达式为：
(8) 式中，为吸附量_mg*gSqm为最大吸附量-mg*gSp6为溶液平衡时离子的浓度-mg?LSk为吸附平衡常数-L?mg、
[0040] Freundlich吸附等温式原是一个经验式，该式与不均匀表面吸附理论所得的吸 附量与吸附热关系相符，其线性表达式为：
(9) 式中，Kf为Freundlich吸附系数，与吸附剂的性质和用量、吸附质的性质、温度等有 关；n为Freundlich常数，与吸附体系的性质有关，通常大于1。n决定了等温线的形状， 一般认为0. 1〈 1/n〈 0.5时易于吸附，1/n> 2时则难以吸附。
[0041] 由图8和图9可知，随初始Hg2+浓度的增加，吸附率呈减小的趋势而吸附量成增 大的趋势。对于5nmTi02，在初始Hg2+浓度达到80mg*L1以前，吸附率下降速度很平缓，从 99. 4%下降到97%，继续增大初始Hg2+浓度，吸附速度会大幅度下降，达到100mg*L1时吸附 率为87%，最大吸附量为11. 5mg*g%对于lOOnmTi02，在初始Hg2+浓度达到60mg*L1以前， 吸附率下降速度很平缓，从99. 6%下降到95%，继续增大初始Hg2+浓度，吸附速度会大幅度 下降，达到l〇〇mg*L1时吸附率为65. 3%，吸附量最大可达到32mg*gi。
[0042] 究其原因为：浓度越高的HgCljK溶液中Cl会相应的增加，这对Hg(II)的吸附 会产生抑制作用。这种抑制作用源于HgCl2复合物的形成，这种复合物在溶液中具有高稳 定性的特点，使得它们不容易被吸附。
[0043] 吸附容量是描述和预测纳米Ti02吸附性能的重要指标，可以根据纳米TiO2吸附 前后样品浓度的变化，用Langmuir和Freundlich吸附等温式模型来进一步分析其吸附性 能。在等温吸附试验的基础上，对图8和图9中lOOnm1102试验数据，分别绘制Langmuir 和Freundlich等温线。由式（8)和（9)根据吸附试验数据求出相应的等温方程参数列入 表2。
[0044] 表2 100nmTi02吸附Hg(II)的等温方程参数u Table2IsothermalequationparametersofAnan〇-Ti02uptakeHg(II)
*表示* /< 0. 05显著水平，**表示** /< 0. 01极显著水平 由表2中的相关系数可以看出，100nm1102对Hg(II)的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附，但Langmuir方程的拟合效果更显著（R2=0. 9893, **P〈0. 01)，说明 100nm1102对取（II)的吸附是单分子层吸附，通过Langmuir模型的线性拟合，计算得出 最大吸附量为26. 95mg?gi。
[0045] 通过以上的单因素实验及结果分析可知100nm1102对取（II)的吸附效果最佳。 为了找出lOOnmTi02吸附汞的最优试验条件组合，进行了正交试验，选择了 4个因素3个 水平的L9 ( 34 )试验方案。4个因素分别是：Ti02添加量w(A)-g*LS溶液pH(B);溶液 初始Hg(II)浓度c(C)-mg*L%吸附时间t(D) -min。正交试验结果见表3，试验结果分析 见表4。
[0046] 表3正交试验结果_
为因素A、B、C、D的第i(i=l，2, 3)水平所在实验考察指标：吸附率之和；尤为尤 的平均值；R为尤A'A'在因素A、B、C、D的最大值与最小值之差 用极差分析法对试验结果进行分析，由表4以R大小可排出影响纳米Ti02去除Hg(II) 各因素的强弱顺序为：溶液pH>初始Hg2+浓度〉吸附时间〉Ti02添加量。由正交试验相 关计算及单因素试验确定最优实验方案：溶液pH=8. 0,lOOnm1102添加量为2.Og*L\初始 Hg2+浓度为25mg?L\吸附lOmin。在此实验条件下，Hg(II)去除率为99. 9%，吸附后溶液 中Hg(II)平衡浓度为0. 033mg?Lk〇. 05mg?L\低于目前企业规定的水污染物中汞的排 放限值。
[0047] 通过等温吸附模型研究，lOOnmTi02对Hg(II)的吸附符合Langmuir和 Freundlich等温吸附，但Langmuir方程的拟合效果更显著，说明lOOnm1102对取（11)的 吸附是典型的单分子层吸附。由拟合计算得出最大吸附量为26. 95mg*g1。最优方案为： 溶液pH=8. 0,lOOnm打02添加量为2.Og*L\初始Hg2+浓度为25mg*L\吸附lOmin。在此 实验条件下，Hg(II)去除率为99. 9%。
[0048] 本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施 方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不 同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案 所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在于，将纳米二氧化钛添 加到含汞废水中，调节废水的pH值为3~8,使纳米二氧化钛能够通过吸附作用去除废水中 的汞离子；所述的纳米二氧化钛的粒径为5~100nm。2. 根据权利要求1所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在于， 所述的纳米二氧化钛的粒径为l〇〇nm，其添加量以含汞废水的体积计为2. Og ? L 1C33. 根据权利要求1所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在于， 所述的纳米二氧化钛的粒径为5nm，其添加量以含汞废水的体积计为7. 5g ? L 1C34. 根据权利要求1所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在于， 所述的纳米二氧化钛的粒径为25nm，其添加量以含汞废水的体积计为10.0 g ? L 1C35. 根据权利要求2或3所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征 在于，将所述的纳米二氧化钛分为等量的两份，每份连续地加入到废水中，两次间隔时间为 15min〇6. 根据权利要求2或3所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在 于，调节废水的pH值为7~8。7. 根据权利要求6所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在于， 废水的pH为8,吸附时间不少于5min。8. 根据权利要求7所述的利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，其特征在于， 粒径为IOOnm的纳米二氧化钛的添加量为2. Og ? L \废水的初始Hg2+浓度为25mg ? L \吸 附时间为IOmin。
【专利摘要】本发明提供一种利用纳米二氧化钛去除废水中汞离子的方法，将纳米二氧化钛添加到含汞废水中，调节废水的pH值为3~8，使纳米二氧化钛能够通过吸附作用去除废水中的汞离子；所述的纳米二氧化钛的粒径为100nm、5nm和25nm的任一种。纳米二氧化钛的最佳添加量是粒径100nm的纳米二氧化钛2.0g·L-1、粒径5nm的纳米二氧化钛7.5g·L-1或粒径25nm的二氧化钛10.0g·L-1。最优方案为：溶液pH=8.0，100nm？TiO2添加量为2.0g?L-1,初始Hg2+浓度为25mg?L-1，吸附10min。在此条件下，Hg（Ⅱ）去除率为99.9%。
【IPC分类】C02F1/28, C02F1/62, B01J20/06
【公开号】CN105110408
【申请号】CN201510614863
【发明人】王定勇, 张金洋, 周雄, 张 成, 王永敏, 马明
【申请人】西南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月24日