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. 熒光增白劑屬典型的芳香族雜化合物,具有結構復雜,穩定性高,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境問題.

         吸附法以成本低、效率高等優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、環境友好等特點的優良吸附劑.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.