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Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究

邢慧娟, 樊玉萍, 马晓敏, 董宪姝, 侯金瑛, 郭嘉奇, 裴伟伟

邢慧娟,樊玉萍,马晓敏,等. Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51(6):257−264

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-0136
引用本文:

邢慧娟,樊玉萍,马晓敏,等. Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51(6):257−264

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-0136

XING Huijuan,FAN Yuping,MA Xiaomin,et al. Preparation of Pb-doped tailings-based nano-TiO2 and study on photocatalytic degradation of PAM wastewater[J]. Coal Science and Technology,2023,51(6):257−264

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-0136
Citation:

XING Huijuan,FAN Yuping,MA Xiaomin,et al. Preparation of Pb-doped tailings-based nano-TiO2 and study on photocatalytic degradation of PAM wastewater[J]. Coal Science and Technology,2023,51(6):257−264

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-0136

Pb掺杂尾煤基纳米TiO2的制备及光催化降解PAM废水的研究

基金项目: 

国家自然科学基金资助项目(51820105006,52074189);山西省留学回国人员择优资助项目(2019)

详细信息
    作者简介:

    邢慧娟: (1996—),女,山西忻州人,硕士研究生。E-mail:1158662213@qq.com

    通讯作者:

    樊玉萍: (1988—),女,山西太原人,副教授,博士。E-mail:544583690@qq.com

  • 中图分类号: X703

Preparation of Pb-doped tailings-based nano-TiO2 and study on photocatalytic degradation of PAM wastewater

Funds: 

National Natural Science Foundation of China (51820105006,52074189); Shanxi Province Returnee Program (2019)

  • 摘要:

    聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高效絮凝剂被广泛应用于水处理过程,残留PAM解聚生成的丙烯酰胺单体(AM)已被列为Ⅱ A类致癌物,对其处理迫在眉睫。选用浮选尾煤(TC)为原料,通过碱激发制备出改性尾煤基体,采用水热法将纳米TiO2负载到改性尾煤基体,制备了尾煤基纳米TiO2复合材料(TiO2/TC)和Pb掺杂尾煤基纳米TiO2复合材料(Pb-TiO2/TC)。以PAM为目标污染物分析了TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化降解性能,通过XRD、SEM、UV-vis和BET对样品进行表征,结合高效液相色谱−质谱联用技术对降解产物的分析与研究,探究了PAM的降解机理。研究结果表明:TC呈不规则状态,表面较为粗糙;TiO2/TC的表面疏松,孔隙结构明显,细管状TiO2均匀包覆在改性尾煤基体表面;Pb-TiO2/TC的结构更加蓬松,改性尾煤基体负载着更多的细管状TiO2。TiO2/TC的禁带宽度为3.16 eV,Pb2+掺杂使Pb-TiO2/TC的禁带宽度减小到3.08 eV。TiO2的比表面积为286.66 m2/g,TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积分别为360.33 m2/g和358.54 m2/g,较高的比表面积为反应提供更多活性位点,产生的吸附−催化协同效应显著提升光催化效率。TC和改性尾煤基体对PAM的降解效率分别为3.39%和4.68%,TiO2负载后的TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对聚丙烯酰胺的降解率提升至38.92%和63.87%,经过5次循环使用后TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化性能基本保持不变。PAM的降解过程中大分子PAM断链变成小分子量PAM分子,进一步氧化分解为NO3、丙烯酸、乙酰胺和乙酸等。

    Abstract:

    As an efficient flocculant, polyacrylamide (PAM) is widely used in water treatment process. The acrylamide monomer (AM) produced by depolymerization of residual PAM has been listed as a class IIA carcinogen, and its treatment is imminent. Flotation tailing (TC) was used as raw material to prepare a modified tailing matrix by alkali excitation. Nano-TiO2 was loaded onto the modified tailing matrix by hydrothermal method to prepare tailing-based nano-TiO2 composite (TiO2/TC) and Pb-doped tailing-based nano-TiO2 composite (Pb-TiO2/TC). The photocatalytic degradation properties of TC, modified coal matrix, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC were analyzed with PAM as the target pollutant. The samples were characterized by XRD, SEM, UV-vis and BET, and the degradation products were analyzed and studied by high performance liquid chromatography-mass spectrometry. The degradation mechanism of PAM was explored. The results show that TC is irregular and the surface is rough; the surface of TiO2/TC is loose, the pore structure is obvious, and the fine tubular TiO2 is uniformly coated on the surface of modified tailings. The structure of Pb-TiO2/TC is more fluffy, and the modified coal matrix is loaded with more tubular TiO2. The band gap of TiO2/TC was 3.16 eV, and Pb2+ doping reduced the band gap of Pb-TiO2/TC to 3.08 eV. The specific surface area of TiO2 is 286.66 m2/g, the specific surface area of TiO2/TC and Pb-TiO2/TC are 360.33 m2/g and 358.54 m2/g. The higher specific surface area provides more active sites for the reaction, and the adsorption-catalytic synergistic effect significantly improves the photocatalytic efficiency. The degradation rates of PAM by TC and modified tailing matrix were 3.39% and 4.68%. The degradation rates of polyacrylamide by TiO2/TC and Pb-TiO2/TC loaded with TiO2 increased to 38.92% and 63.87%. After five cycles, the photocatalytic properties of TiO2/TC and Pb-TiO2/TC remained basically unchanged. In the degradation process of PAM, the macromolecular PAM breaks into small molecular weight PAM molecules, and further decomposes into NO3, acrylic acid, acetamide and acetic acid.

  • 聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高效絮凝剂被广泛应用于矿山废水处理中[1],而含有PAM的污水不仅会改变水的理化性质,还会解聚出一种对神经系统有毒的Ⅱ A类致癌物——丙烯酰胺(AM)[2]。目前,废水处理中对PAM的研究大多集中在投加量、投加方式和优化条件等方面,但是对于水中PAM减量化的研究较少。含PAM污水处理的方法主要有3种:物理法[3]、生物法[4]和化学法[5]。物理法通常存在二次污染问题,生物法对降解菌种选取和工艺条件控制有较高要求[6],而化学处理法中的光催化降解技术不仅可以在常温、常压下进行,还可以氧化各种难以转化的有机污染物,且不产生二次污染[7]。因此,光催化降解技术被广泛应用于污水处理。

    光催化剂种类繁多,TiO2因价格低廉、性质稳定,成为目前普遍使用的光催化剂。然而TiO2大多呈粉末状,存在回收困难、难以反复利用、效率低等问题。研究发现将其负载到不同的固相载体可有效解决上述问题。金秀颖[8]通过溶胶−凝胶法制备出TiO2/伊利石复合光催化剂,催化效率显著高于纯TiO2;HUO等[9]采用溶胶−凝胶法制备出悬浮粉煤灰微球负载的AgCl/TiO2薄膜光催化剂,提高了对可见光的吸收范围;RAVICHANDRAN等[10]采用简单的浸渍法制备活性炭/P25催化剂复合材料,二者的协同作用提高了催化效率。

    随着煤炭清洁加工利用的发展,浮选尾煤(TC)产量越来越多,TC大量堆积不仅造成环境污染,而且资源浪费严重。TC中含有石英、高岭石、蒙脱石、伊利石等硅铝酸盐矿物质和少量含碳有机质,并且具有一定的比表面积和不规则孔隙结构[11]。将TC作为TiO2固相载体,可以利用TC中的C、N元素掺杂替代TiO2中的O原子,使带隙变窄,光谱吸收阈值发生红移,促进TiO2的光响应范围[12];其次,将TC进行活化改性,提高其比表面积和孔隙结构,可以使污染物分子在催化剂表面富集,增大TiO2接受光子的机率,提供更多的光催化活性点;另外,不规则的孔隙结构可以促进光催化反应生成的光生电子和空穴对(e−h+)的迁移和分离,减少(e−h+)的复合几率,进而提高TiO2的光催化反应效率[13]。活化改性后的TC可作为一种吸附剂,吸附废水中的重金属离子后作为TiO2固相载体,通过金属离子掺杂在禁带中形成受主或施主能级,使其带隙变窄,提高其对可见光的利用率,同时还能抑制(e−h+)的复合[14]。因此,TC负载粉末TiO2可用于重金属离子和有机废水的污染物处理。

    笔者以TC为载体,采用焙烧和碱激发得到改性尾煤基体,以钛酸丁酯(TBT)为钛源,乙二醇(EG)为溶剂,氢氧化钠(NaOH)为形貌控制剂,采用水热法制备了尾煤基纳米TiO2复合材料(TiO2/TC),通过改性尾煤基体作为吸附剂吸附Pb2+制备出Pb掺杂尾煤基纳米TiO2复合材料(Pb-TiO2/TC)。利用XRD、SEM、UV-vis和BET对复合材料的微观结构进行表征,并研究了复合材料对PAM的光催化降解效果及其降解机理。实现了重金属离子和有机废水的综合处理,达到了尾煤“以废治废”的目的。

    本试验所用的煤样原料为TC,试验所用化学试剂:无水碳酸钠(AR 分析纯);钛酸丁酯(AR 分析纯);乙二醇(AR 分析纯);氢氧化钠(AR 分析纯);无水乙醇(AR 分析纯);盐酸(AR 分析纯);硝酸铅(AR 分析纯)。试验用水均为超纯水(电阻率为18.25 MΩ·cm),PAM为600万分子量的非离子型PAM。

    将TC研磨至0.125 mm以下,进行工业分析,结果见表1。TC的水分为1.12%,灰分为70.00%,挥发分为17.13%,固定碳为11.75%。

    表  1  尾煤样品工业分析
    Table  1.  Industrial analysis of tail coal samples
    项目Mad/%Aad/%Vad/%FCad/%
    质量分数1.1270.0017.1311.75
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    1) 改性尾煤基体的制备。将一定量小于0.125 mm的TC置于管式炉中,在N2氛围保护下以5 ℃/min的速率升高至800 ℃,并在此温度下保持1 h,冷却后的样品与1 mol/L的Na2CO3溶液以固液比为1:10浸泡2 h,洗涤、烘干后得到改性尾煤基体。

    2) TiO2/TC的制备。移取3 mL钛酸丁酯和10 mL乙二醇与0.7015 g的改性尾煤基体混合均匀(改性尾煤基体与TiO2的质量比为1:1),逐滴加入30 mL浓度为10 mol/L的NaOH溶液,80 ℃水浴加热1 h后,转入反应釜中恒温120℃,水热反应20 h。冷却至室温后经洗涤、冷冻干燥、在450 ℃的N2氛围中焙烧2 h后得到尾煤基纳米TiO2复合材料(TiO2/TC)。

    3) Pb-TiO2/TC的制备。先将0.40 g改性尾煤基体置于100 mL浓度为200 mg/L的硝酸铅溶液中振荡2 h,模拟吸附含Pb2+废水,经离心、干燥回收后,按照上述步骤2)的制备方式制备Pb掺杂尾煤基纳米TiO2复合材料(Pb-TiO2/TC)。制备流程如图1所示。

    图  1  TiO2/TC、Pb-TiO2/TC制备流程
    Figure  1.  Preparation diagram of TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    采用MiniFlex600型X射线粉末衍射仪对TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC进行物质组成分析,采用Zeiss Sigma 300型扫描电镜观察TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的表面形貌,岛津UV-3600i Plus型紫外/可见/近红外漫反射仪测试出TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光吸收性能。采用麦克ASAP2460型全自动比表面及孔隙度分析仪对TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC进行测试,在液氮饱和温度77.3 K下,吸附质压力p与吸附质饱和蒸气压力p0的比值在0.01~1.09范围内,测定样品的氮吸附−脱附等温线,采用BET多分子层吸附理论计算样品的总比表面积,通过BJH模型计算样品的孔容和孔径分布,进而分析改性导致孔结构和比表面积的变化而引起降解率的改变。

    以1000 mg/L的PAM溶液模拟工业污水,紫外光源下,使用TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC 4种材料在PL-GHX-V型光化学反应仪中对PAM进行光催化降解试验。利用PAM在酸性条件下与次氯酸钠发生霍夫曼重排反应,生成不溶性的氯酰胺使溶液浑浊,吸光度与PAM浓度成正比[15]的性质,使用上海仪电722G型可见分光光度计测其吸光度,从而测定材料的降解性能。降解产物用高效液相色谱HPLC−质谱MS联用技术(LCMS)进行分析检测,探索其降解机理。

    称取0.10 g复合材料放入200 mL的PAM溶液中,以500 W汞灯作为光源,在磁力搅拌下进行降解,前30 min避光进行暗反应吸附阶段,后90 min打开光源进行光反应催化降解阶段。每隔10 min取一次样,经H1850型高速离心机离心、0.22 μm滤膜过滤后,移取5 mL滤液至50 mL的容量瓶中,加入5 mol/L的冰醋酸溶液10 mL,充分摇匀后静置2 min,再加入13.1 g/L的次氯酸钠溶液15 mL,充分摇匀后静置30 min,在470 nm波长下测其吸光度。根据式(1)计算PAM的降解率:

    $$ \eta {\text{ = }}\frac{{{C_0} - {C_t}}}{{{C_0}}} \times 100\% $$ (1)

    式中:η为材料的降解率,%;C0为PAM溶液的初始浓度,mg/L;Ct为PAM溶液反应t min后的浓度,mg/L。

    根据TC、改性尾煤基体和TiO2的XRD图2a可知:TC中的矿物质主要有高岭石、石英、方解石以及蒙脱石,图中有一定的散射峰,表明含有一定的无定形碳;改性尾煤基体中主要为石英的衍射峰,高岭石等物质的衍射峰消失且并未生成新的物质。高岭石等由于改性处理,内部层与层之间的氢键被破坏[16],其先转变为活性更好的无定形偏高岭石[17],进而在Na2CO3的作用下偏高岭石解聚生成无定形SiO2[18]。TiO2图谱对应(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)晶面与锐钛矿型TiO2相一致,表明所制备TiO2为锐钛矿型。根据图2b可以看出,TiO2/TC和Pb-TiO2/TC出现锐钛矿型TiO2的衍射峰,而且晶体主要取向于锐钛矿的(101)平面,表明TiO2成功与改性尾煤基体相结合。

    图  2  TC、TiO2、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的XRD图
    1—高岭石;2—石英;3—方解石;4—蒙脱石;5—二氧化钛
    Figure  2.  XRD patterns of TC, modified tailings, TiO2, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图3a图3c分别为TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的SEM图。由3a可知TC呈现大小不一的不规则状态,颗粒与颗粒之间较为紧凑,表面较为粗糙。图3b图3c可知,细管状TiO2比较均匀地包覆在改性尾煤基体表面,表明TiO2成功负载到改性尾煤基体,材料表面较为疏松,具有一定的孔隙结构,且Pb-TiO2/TC的结构比TiO2/TC更加蓬松,说明Pb2+的掺杂更加有利于TiO2和改性尾煤基体的结合。

    图  3  TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的SEM图
    Figure  3.  SEM images of TC、TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图4为TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的UV-vis DRS漫反射光谱图。由4a可知,TC全光谱范围具有强吸收,TiO2/TC吸收边界的波长在392 nm左右,Pb-TiO2/TC吸收边界的波长在402 nm左右,吸收边界发生明显的红移。

    图  4  TC、TiO2/TC、Pb-TiO2/TC的UV-vis DRS图
    Figure  4.  UV-vis DRS diagram of TC, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    根据Tauc plot法做出TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的(ahv)1/2hv的关系图如4b所示,(ahv)1/2=B(hvEg),a为吸收系数,B为常数,hv为光子能量,h为普朗克常数,v为入射光子频率,Eg为半导体禁带宽度。由图可知,TiO2/TC的禁带宽度为3.16 eV,Pb-TiO2/TC的禁带宽度为3.08 eV。

    图5a图5e分别对应TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和 Pb-TiO2/TC的N2吸脱附等温线及孔径分布图,根据N2吸附测试数据和BET公式分别得到5种样品的比表面积、总孔容积和平均孔径,其结果见表2。由图5可知,TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC这几种材料均符合Langmuir Ⅳ型等温线。在相对压力较低时,曲线斜率较平缓,气体的吸附量小,表明TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC表面存在单层吸附[19]。在相对压力0.6<p/p0<1.0(TC和改性尾煤基体为0.4<p/p0<1.0)的范围内,TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC表面上发生了多层吸附,由于毛细管产生了凝聚作用,导致出现脱附和吸附滞后现象,表明样品具有明显的介孔结构。

    图  5  TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的N2吸脱附等温线及孔径分布
    Figure  5.  N2 adsorption and desorption isotherms and pore size distribution diagrams of TC, modified tailings, TiO2, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC
    表  2  TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的孔结构分析结果
    Table  2.  Pore structure analysis results of TC, modified tailings, TiO2, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC
    样品比表面积/
    (m2·g−1)
    总孔容积/
    (cm3·g−1)
    平均孔径/
    nm
    TC7.320.0420.47
    改性尾煤基体15.610.0829.75
    TiO2286.661.499.28
    TiO2/TC360.330.9710.82
    Pb-TiO2/TC358.541.0912.23
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    表2为TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的孔结构分析结果。通过表面积和总孔容积的相互比较可知,TiO2负载到改性尾煤基体,一定程度使得TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积大于TiO2的比表面积,而TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的总孔容积小于TiO2的总孔容积。高温焙烧使TC中挥发物析出、高岭石等转变为无定形物质,致密的晶体结构转变为玻璃网络结构,比表面积增大,孔道增多;碱激发一定程度对形成的玻璃网络结构造成破坏,使比表面积和总孔容积进一步增大,因此改性尾煤基体的比表面积和总孔容积均大于TC,负载TiO2的过程中改性尾煤基体的比表面积和孔隙结构使得TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积增大,同时,TiO2包覆在改性尾煤上会占据一定的孔隙,堵塞部分小孔,使得TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的平均孔径大于TiO2的平均孔径,而总孔容积却小于TiO2。TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积相对较大,有利于吸附较多的污染物分子,可以为污染物的吸附和光催化的发生提供更多的活性位点,从而可以提高TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的光催化性能。

    图6为TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM的降解效果图。由图6可以看出,在紫外光照射下,TC和改性尾煤基体对PAM溶液没有明显的催化降解效果,降解率分别为3.39%和4.68%;而TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM降解效果非常明显,降解率分别达到了38.92%和63.87%。

    图  6  TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM降解效果
    Figure  6.  Effect of TC, modified tailings, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC on PAM removal rate

    在0~30 min暗反应阶段内,TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM主要为吸附作用。TC和改性尾煤基体的作用效果非常微弱,TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM均有一定的吸附作用,根据BET的结果分析可知,TC和改性尾煤基体的比表面积和总孔容积均非常小,因此对PAM的吸附作用效果微弱。Pb-TiO2/TC的比表面积虽然小于TiO2/TC的比表面积,但是Pb-TiO2/TC吸附效果强于TiO2/TC,主要归因于Pb-TiO2/TC的总孔容积和平均孔径均大于TiO2/TC的总孔容积和平均孔径。

    在30~120 min光反应阶段内,TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM为光催化作用。TC和改性尾煤基体中不含有TiO2,因此在此阶段对PAM无降解作用。Pb-TiO2/TC的作用效果略微优于TiO2/TC。

    光催化反应结束后,通过离心使TiO2/TC和Pb-TiO2/TC粉体与溶液分离,随后对粉体进行洗涤,洗涤时先加入去离子水,磁力搅拌10 min后离心,重复此过程3次后,加入适量水并超声10 min,过滤、干燥[20,21]图7为TiO2/TC和Pb-TiO2/TC材料5次重复利用的降解效果图。5次循环利用后仍具有降解效率,并且降解率均未发生较大的改变,说明TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的性质稳定,回收率高。

    图  7  TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的重复利用效果
    Figure  7.  Reuse effect diagram of TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    采用LCMS联用技术对Pb-TiO2/TC降解PAM的产物进行分析,结果如图8所示。由图8正谱图可以看出,峰位在80.7对应NO3 (62+18(NH4 +)),111.0处对应丙烯酸(72+39(K+)),峰位117.0处对应乙酰胺(58+23(Na+),2×58+1)。正、负谱中160.9峰位均存在, 且强度较大,可视为干扰峰;由负谱可以看出,峰位在95对应乙酸 (60+35(Cl))。由此可得,紫外光照射到复合材料表面时(能量>禁带宽度),价带上的电子被激发到导带,在价带和导带上产生高活性的光生空穴(h+)和光生电子(e)。光生电子具有强还原性,在氧气存在情况下,光生电子与氧气作用生成过氧自由基,过氧自由基使Pb-TiO2/TC表面上吸附的电子受体还原[22-23];光生空穴有较强的得电子能力,可以将OH和H2O氧化成·OH,·OH使PAM氧化、断链变成小分子量PAM,进而氧化分解成NO3 、丙烯酸、乙酰胺和乙酸等。

    图  8  Pb-TiO2/TC降解PAM质谱图
    Figure  8.  Mass spectrum of Pb-TiO2/TC degradation of polyacrylamide

    1) 以TC为原料,通过碱激发制备改性尾煤基体,采用水热法成功制备出TiO2与改性尾煤基体质量比为1:1的复合光催化材料TiO2/TC和Pb-TiO2/TC。

    2) TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的比表面积比TiO2的比表面积增大约75 m2/g,高比表面积产生的吸附-催化协同效应显著提升了光催化效率。TiO2/TC对PAM的降解率为38.92 %,Pb-TiO2/TC对PAM的降解率提升到63.87%。

    3) PAM的降解过程为大分子PAM断链变成小分子量PAM分子,进一步氧化分解为NO3 、丙烯酸、乙酰胺和乙酸等。

  • 图  1   TiO2/TC、Pb-TiO2/TC制备流程

    Figure  1.   Preparation diagram of TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图  2   TC、TiO2、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的XRD图

    1—高岭石;2—石英;3—方解石;4—蒙脱石;5—二氧化钛

    Figure  2.   XRD patterns of TC, modified tailings, TiO2, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图  3   TC、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的SEM图

    Figure  3.   SEM images of TC、TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图  4   TC、TiO2/TC、Pb-TiO2/TC的UV-vis DRS图

    Figure  4.   UV-vis DRS diagram of TC, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图  5   TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的N2吸脱附等温线及孔径分布

    Figure  5.   N2 adsorption and desorption isotherms and pore size distribution diagrams of TC, modified tailings, TiO2, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图  6   TC、改性尾煤基体、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC对PAM降解效果

    Figure  6.   Effect of TC, modified tailings, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC on PAM removal rate

    图  7   TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的重复利用效果

    Figure  7.   Reuse effect diagram of TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    图  8   Pb-TiO2/TC降解PAM质谱图

    Figure  8.   Mass spectrum of Pb-TiO2/TC degradation of polyacrylamide

    表  1   尾煤样品工业分析

    Table  1   Industrial analysis of tail coal samples

    项目Mad/%Aad/%Vad/%FCad/%
    质量分数1.1270.0017.1311.75
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    表  2   TC、改性尾煤基体、TiO2、TiO2/TC和Pb-TiO2/TC的孔结构分析结果

    Table  2   Pore structure analysis results of TC, modified tailings, TiO2, TiO2/TC and Pb-TiO2/TC

    样品比表面积/
    (m2·g−1)
    总孔容积/
    (cm3·g−1)
    平均孔径/
    nm
    TC7.320.0420.47
    改性尾煤基体15.610.0829.75
    TiO2286.661.499.28
    TiO2/TC360.330.9710.82
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-26
  • 网络出版日期:  2023-06-02
  • 刊出日期:  2023-06-21

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