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摘要
为拓展TiO2吸附去除水中氟离子的pH适用范围，通过原位水解掺杂法制备出Ca2+和Mg2+改性的TiO2纳米颗粒材料TiO2-Ca和TiO2-Mg。场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、Zeta电位分析等表征显示，成功合成了改性的锐钛矿相TiO2,并且TiO2-Ca和TiO2-Mg的等电点分别提高到了4.51和5.08。将合成的改性TiO2应用于水体低浓度氟离子的吸附去除，结果表明：TiO2-Ca和TiO2-Mg对水体氟离子的吸附可以在20 min内达到平衡，吸附容量分别达到22.51 mg·g-1和20.87 mg·g-1,吸附的适用pH范围分别拓展到了5和6,其沉降性能也有了很大的提高，都较未改性的TiO2有了明显的改善。在常见的共存离子中，只有较高浓度的PO■和CO■才会明显影响其吸附性能，并且在反复脱附再生吸附20次循环后，TiO2-Ca和TiO2-Mg对水体中F-的吸附性能没有明显的降低。这说明，Ca2+和Mg2+改性对TiO2的物化性能和氟离子吸附性能都有明显的改善。此外，该吸附行为是自发的吸热过程，TiO2-Ca和TiO2-Mg对F-的去除主要涉及离子交换作用。该研究工作将为TiO2这种绿色材料应用于水体低浓度氟离子的去除提供理论与技术支持。
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