ZetaAPS粒度及Zeta電位分析儀在TiO2廢水吸附劑中的應用

         熒光增白劑(FWA)是輕工、印染、紡織品生產所必需的功能性助劑,被廣泛應用于造紙、紡織、洗滌、塑料等行業(yè). 熒光增白劑屬典型的芳香族雜化合物,具有結構復雜,穩(wěn)定性高,可生化性差等特點.在大量生產和使用的過程中,殘留在污水、河流和土壤中的熒光增白劑會影響微生物、魚、動物的生長,并威脅人類飲用水安全,因而有效處理含熒光增白劑的廢水已成為亟待解決的環(huán)境問題.

         吸附法以成本低、效率高等優(yōu)點被認為是處理染料廢水的有效方法之一.吸附法的關鍵在于 吸附劑的選擇.傳統(tǒng)的吸附劑存在吸附效率低、價格昂貴等缺點,因此尋找價格低廉、吸附效率高的新型吸附材料具有重要意義。

         研究表明,廢棄酵母是一種具有價廉、易得、環(huán)境友好等特點的優(yōu)良吸附劑.其不僅可用來吸附處理含重金屬離子的廢水,而且對染料廢水的處理也具有良好的效果.但吸附飽和后的酵母也存在再生困難、易二次污染的問題.新的研究表明,以酵母為 主體核,納米 TiO2 為客體粒子,獲得的草莓型結構 TiO2@酵母微球可使得酵母的生物吸附功能和納米TiO2光催化降解有機物功能在微納米尺度上得到充分整合.即 TiO2@酵母微球不僅較好保留了酵母細胞壁的天然吸附能力,還同時使得其借助TiO2光催化劑具備了原位再生功能,解決了二次污染的問題。

         長安大學環(huán)境科學與工程學院白波教授課題組以陰離子型熒光增白劑 FWAVBL 為典型代表,探討了 TiO2@酵母微球對陰離子染料的吸附特性<1>.考察了溶液 pH值、FWAVBL 初始濃度、TiO2@酵母微球投加量對吸附效果的影響。分析了吸附等溫模型、吸附動力學和熱力學,評價了 TiO2@酵母微球的再生循環(huán)利用.研究結果豐富了TiO2光催化-生物吸附協同效應理論,為TiO2@酵母微球處理熒光增白劑廢水及對含陰離子染料廢水的工業(yè)化實踐提供了參考。

并通過美國MAS公司生產的ZetaAPS納米粒度及Zeta電位分析儀對TiO2、酵母和 TiO2@酵母的Zeta電位值，表面等電點IEP值進行了測定。

圖1 酵母、TiO2和TiO2@酵母的Zeta電位

        圖1為酵母,TiO2和TiO2@酵母分別在不同pH值下的Zeta電位.從圖1可以看出,酵母、TiO2 和TiO2@酵母的表面Zeta電勢均隨著溶液pH 值的增加而減小,這是由材料表面官能的質子化導致的.酵母的等電點(IEP)大約為3.0, 納米P25-TiO2的IEP在6.3附近,這與文獻所報道的基本相一致<2-3>.而經過靜電自組裝后所形成的TiO2@酵母微球的IEP在4.0左右,處于酵母和TiO2的IEP之間,并且遠小于TiO2的IEP,這也可以間接的推斷出TiO2 成功地負載到了酵母菌表面。

參考文獻：

1. China Environmental Science 2015,35(8)：2342~2350

2. J. Colloid Interf. Sci., 2004,271(2),342−350.

3. J. Colloid Interf. Sci., 2005,291(2):345-352.