_二氧化钛氧化石墨烯复合水凝胶处理造纸废水研究

研究论文·复合水凝胶·作者简介:张长飞先生，硕士;研究方向:工业水处理及生态修复。二氧化钛氧化石墨烯复合水凝胶处理造纸废水研究张长飞郑凯*李乾军张方(南京工程学院环境工程学院，江苏南京，211167)摘要:以二氧化钛纳米管(TN)、氧化石墨烯(GO)为原料通过水热合成法制备二氧化钛氧化石墨烯复合水凝胶(H-TN-rGO)。用H-TN-rGO对预处理的造纸废水进行吸附实验研究，讨论了pH值、吸附温度、吸附时间、H-TN-rGO用量等因素对造纸废水CODCr去除率的影响，从而得到适宜的吸附条件。结果表明，当pH值7.89，吸附温度30℃，吸附时间10h，H-TN-rGO用量为0.5g/L时，废水的CODCr由355mg/L降低到13.6mg/L，去除率达98.8%。H-TN-rGO吸附模型适合Lang-muir吸附模型，KL=0.47L/mg，qm=112.35mg/g，Ｒ2=0.9975。关键词:造纸废水;石墨烯;二氧化钛纳米管;水凝胶;吸附模型中图分类号:X793文献标识码:ADOI:10.11980/j.issn.0254-508X.2018.12.004收稿日期:2018-07-18(修改稿)基金项目:国家自然科学基金(No.51522805)。*通信作者:郑凯，博士，教授;主要研究方向:环保功能材料。StudyonPapermakingWastewaterTreatmentbyCompositeHydrogelsofTitaniumDioxideandGrapheneOxideZHANGChang-FeiZHENGKai*LIQian-junZHANGFang(NanjingInstituteofTechnology，Nanjing，JiangsuProvince，211167)(*E-mail:drdx1984@njit.edu.cn)Abstract:Thecompositehydrogelsoftitaniananoparticlesandgrapheneoxidewerepreparedbyhydrothermalsynthesis.Theadsorptionex-perimentofpretreatedpapermakingwastewaterbycompositehydrogelswascarriedout.TheeffectsofpHvalue，temperature，adsorptiontimeandtheinputamountofhydrogelsontheremovalrateofCODCrofthepapermakingwastewaterwerestudied，soastoobtaintheappropriateadsorptionconditions.TheresultsshowedthatpHvalue7.89，temperature30℃，adsorptiontime10h，theinputamountofhydrogels0.5g/L，theCODCrofwastewaterdecreasedfrom355mg/Lto13.6mg/L，andCODCrremovalratereached98.8%.TheadsorptionwassuitforLangmuirmodelandKL=0.47L/mg，qm=112.35mg/g，Ｒ2=0.9975。Keywords:papermakingwastewater;graphene;titaniananoparticles;hydrogels;adsorptionmodel造纸废水中的污染物浓度高且成分十分复杂，废水中含有纤维素、半纤维素、油墨、印染等难降解有机物，处理难度较大［1-2］。近年来利用新型复合材料尤其以纳米材料、氧化石墨烯材料做成复合吸附剂在废水废气处理领域得到快速的发展［3］。石墨烯片层卷成的无缝、中空、层状管体材料，具有较大的比表面积和较高的反应活性，近年来已被广泛用作吸附剂来去除环境中的各种污染物质［4-5］。整合石墨烯的吸附性能和纳米TiO2的光催化性，不仅可实现污染物相转移，也可实现污染物的分解转化［6-7］。二氧化钛氧化石墨烯复合水凝胶在水处理领域的运用也应运而生，利用其优越的吸附性能在生物医药废水、造纸废水和畜牧业废水处理等方面大有所为［8-9］。徐会颖等人［10］研究表明，当Ni掺杂量为2%时，造纸废水的光催化降解效果最佳，以Ni掺杂量为2%的TiO2为催化剂，光催化降解造纸废水，废水的色度和CODCr去除率分别为100%和83.4%。刘苗等人［11］以四氯化钛、硝酸铈、氟化铵为原料，采用溶胶凝胶法制备铈氟掺杂(CF型)纳米TiO2锐钛矿型光催化剂，用CF型纳米TiO2光催化剂对造纸废水进行处理，在pH值为4、催化剂用