海胆状Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米介质对Pb~(2+)的选择吸附特性

耦合溶胶-凝胶技术与水热法,制备具有核壳结构的海胆状Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米介质(sea urchin magnetic nanoparticles,SUMNPs)。采用TEM、SEM等方法对SUMNPs的形貌等性质进行表征,证实该材料呈现出以Fe_3O_4为核,以TiO_2为壳的海胆状结构,壳层直径约400 nm,比表面积高达236.082 m2·g-1,表面孔径约6.274 nm。SUMNPs对重金属离子选择吸附的结果表明,基于Pb~(2+)离子半径大、电子层数多等物化特点,在Pb~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)5种金属离子混合体系中,SUMNPs可以高容量、高选择性快速吸附Pb~(2+),而对其他4种重金属离子几乎无吸附活性。单一Pb~(2+)吸附可在5 min内快速平衡,平衡吸附容量为283 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,SUMNPs对Pb~(2+)的最大饱和吸附容量为458.72 mg·g-1。经EDTA二钠解吸,Na OH再生后的SUNMPs可以重复使用8次以上。SUMNPs对Pb~(2+)具备优异的选择性吸附性能,在处理水体铅污染、恢复水体生态领域具有良好的应用前景。