制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物表面性質(zhì)及磷吸附性能的影響探究一、緒論1.1研究背景磷作為生物生長(zhǎng)不可或缺的營(yíng)養(yǎng)元素，在生命活動(dòng)中扮演著關(guān)鍵角色，是構(gòu)成生物體并參與新陳代謝過(guò)程必不可少的元素。然而，當(dāng)水體中的磷含量超過(guò)一定閾值，通常認(rèn)為水體中磷含量超過(guò)20mg/L時(shí)，就會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題，其中最突出的便是水體富營(yíng)養(yǎng)化。近年來(lái)，隨著全球工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，含磷廢水的排放量急劇增加，我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度也不斷加深，水華和赤潮等現(xiàn)象呈多發(fā)趨勢(shì)。水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)致使藻類等浮游生物大量繁殖，在水面形成一層厚厚的綠色或紅色浮沫，不僅嚴(yán)重影響水體的景觀美感，還會(huì)導(dǎo)致水體溶解氧急劇下降。這是因?yàn)樵孱愒谏L(zhǎng)過(guò)程中會(huì)消耗大量的氧氣，而其死亡后的分解過(guò)程同樣需要消耗氧氣，從而造成水體缺氧，使得魚類等水生生物因無(wú)法獲得足夠的氧氣而窒息死亡，嚴(yán)重破壞水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。同時(shí)，水體富營(yíng)養(yǎng)化還會(huì)對(duì)沿海旅游業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)造成巨大沖擊，導(dǎo)致旅游收入減少，漁業(yè)產(chǎn)量下降，給相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)損失。此外，長(zhǎng)期飲用含磷的水可使人的骨質(zhì)疏松，發(fā)生下頜骨壞死等病變，威脅著人類的身體健康。為了有效控制水體中磷含量，保障水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)安全，工業(yè)廢水和生活污水的除磷處理顯得愈加重要，受到了廣泛的關(guān)注。目前，常用的除磷方法主要包括生物法、化學(xué)混凝法、吸附法、離子交換法、電化學(xué)法與人工濕地法等。生物法利用微生物吸收和同化磷來(lái)實(shí)現(xiàn)去除，具有成本較低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)水質(zhì)和環(huán)境條件要求較為苛刻，且處理效率相對(duì)較低，不適用于含重金屬離子較多或磷濃度較高的工業(yè)廢水?；瘜W(xué)混凝法通過(guò)投加化學(xué)沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物，使磷從廢水中分離出來(lái)，處理效果穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單且彈性大，耐沖擊負(fù)荷的能力也較強(qiáng)，但該方法會(huì)消耗大量的化學(xué)藥劑，產(chǎn)生大量難以處理的化學(xué)污泥，處理成本較高，還可能導(dǎo)致二次污染。離子交換法通過(guò)離子交換樹脂與廢水中的磷離子進(jìn)行交換來(lái)去除磷，能夠回收磷物質(zhì)，但存在投資成本過(guò)高、運(yùn)行成本高以及離子交換樹脂再生困難等問題，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。電化學(xué)法利用電場(chǎng)作用使磷離子在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)磷的去除，具有高效、快速等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備投資大，運(yùn)行能耗高，且容易產(chǎn)生副反應(yīng)。人工濕地法利用濕地植物和微生物的協(xié)同作用去除廢水中的磷，具有生態(tài)環(huán)保、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積大，處理效果受季節(jié)和氣候影響較大。在眾多除磷方法中，吸附法憑借其快速、經(jīng)濟(jì)、高效、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)二次污染等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，脫穎而出，成為一種極具潛力和良好應(yīng)用前景的除磷方法。吸附法主要是利用吸附劑的高比表面積和特殊的表面性質(zhì)，通過(guò)物理吸附、化學(xué)吸附或離子交換等作用，將廢水中的磷污染物吸附在吸附劑表面，從而實(shí)現(xiàn)磷的去除。常見的吸附劑有活性炭、爐渣、沸石、粉煤灰、活性氧化鋁等。近年來(lái)，金屬?gòu)?fù)合氧化物作為一類新型的吸附劑，以其優(yōu)異的吸附性能受到了廣泛關(guān)注。與單一金屬氧化物相比，金屬?gòu)?fù)合氧化物具有更復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)，能夠提供更多的吸附位點(diǎn)和活性中心，從而展現(xiàn)出更高的吸附容量和選擇性。然而，由于金屬?gòu)?fù)合氧化物的組成與結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，目前對(duì)于其所展現(xiàn)優(yōu)異吸附性能的原因研究仍相對(duì)較少。不同的制備方法會(huì)顯著影響金屬?gòu)?fù)合氧化物的形貌、比表面積、孔結(jié)構(gòu)、粒徑、表面電荷、表面羥基含量等表面性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)其吸附性能產(chǎn)生重要影響。例如，采用共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物，其納米顆粒更為疏松，孔結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)，表面羥基濃度更高，從而表現(xiàn)出更高的磷吸附容量。而機(jī)械物理混合法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物，其形貌結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)與單一氧化物相比變化不大，磷吸附性能也相對(duì)較弱。因此，深入研究金屬?gòu)?fù)合氧化物制備方法、表面性質(zhì)與其吸附性能之間的關(guān)系，對(duì)于開發(fā)新型、經(jīng)濟(jì)、高效的吸附劑，提高除磷效率，降低處理成本，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。鐵鈦復(fù)合氧化物作為一種典型的金屬?gòu)?fù)合氧化物，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、豐富的表面羥基和較高的理論吸附容量，在磷吸附領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。本研究以鐵鈦復(fù)合氧化物為研究對(duì)象，旨在系統(tǒng)探究不同制備方法對(duì)其表面性質(zhì)與磷吸附性能的影響規(guī)律，為開發(fā)高性能的鐵鈦復(fù)合氧化物磷吸附劑提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。1.2鐵鈦復(fù)合氧化物概述鐵鈦復(fù)合氧化物是由鐵和鈦兩種金屬元素通過(guò)化學(xué)鍵合或物理混合形成的一類新型材料，其化學(xué)式通?？杀硎緸镕e_{x}Ti_{y}O_{z}，其中x、y、z代表不同元素的原子比例，這些比例的變化會(huì)導(dǎo)致化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生顯著差異。在鐵鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中，鐵離子（Fe^{3+}或Fe^{2+}）和鈦離子（Ti^{4+}）通常占據(jù)著晶格中的特定位置，與氧離子（O^{2-}）共同構(gòu)建起復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既不同于單純的鐵氧化物（如赤鐵礦Fe_{2}O_{3}、針鐵礦α-FeOOH等），也有別于單一的鈦氧化物（如銳鈦礦型TiO_{2}、金紅石型TiO_{2}），而是兼具兩者的某些特性，并通過(guò)協(xié)同作用展現(xiàn)出獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。從晶體學(xué)角度來(lái)看，鐵鈦復(fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)可以看作是在鈦氧化物的基本晶格框架基礎(chǔ)上，部分鈦離子被鐵離子所取代，或者鐵氧化物與鈦氧化物以某種特定的方式相互交織、融合。這種結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得鐵鈦復(fù)合氧化物擁有豐富的表面活性位點(diǎn)和獨(dú)特的電子云分布，為其在磷吸附等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，在一些研究中發(fā)現(xiàn)，鐵鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中存在著晶格缺陷和空位，這些缺陷和空位能夠增加表面活性位點(diǎn)的數(shù)量，從而提高對(duì)磷的吸附能力。鐵鈦復(fù)合氧化物具有多種優(yōu)異特性。在化學(xué)穩(wěn)定性方面，它表現(xiàn)出良好的耐酸堿性和抗氧化性，能夠在不同的環(huán)境條件下保持結(jié)構(gòu)和性能的相對(duì)穩(wěn)定，這使得它在復(fù)雜的廢水處理環(huán)境中能夠長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用，不易受到水質(zhì)變化的影響。例如，在處理酸性含磷廢水時(shí)，鐵鈦復(fù)合氧化物能夠抵抗酸的侵蝕，維持自身結(jié)構(gòu)的完整性，從而持續(xù)有效地吸附磷。表面羥基豐富是鐵鈦復(fù)合氧化物的另一個(gè)重要特性。表面羥基（-OH）作為一種重要的表面活性基團(tuán)，在其表面化學(xué)反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。一方面，表面羥基可以通過(guò)質(zhì)子化或去質(zhì)子化過(guò)程，使鐵鈦復(fù)合氧化物表面帶有正電荷或負(fù)電荷，從而影響其與帶相反電荷的磷離子之間的靜電相互作用。當(dāng)溶液pH值較低時(shí)，表面羥基容易質(zhì)子化，使表面帶正電，有利于吸附帶負(fù)電的磷酸根離子；當(dāng)pH值較高時(shí)，表面羥基去質(zhì)子化，表面帶負(fù)電，可能會(huì)對(duì)磷的吸附產(chǎn)生一定的阻礙。另一方面，表面羥基能夠與磷離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，實(shí)現(xiàn)磷的化學(xué)吸附，這對(duì)于提高吸附的選擇性和穩(wěn)定性具有重要意義。研究表明，鐵鈦復(fù)合氧化物表面的羥基含量越高，其對(duì)磷的吸附容量通常也越大。從比表面積和孔結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，鐵鈦復(fù)合氧化物往往具有較大的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)，這為磷的吸附提供了廣闊的空間和更多的吸附位點(diǎn)。較大的比表面積使得更多的磷離子能夠與鐵鈦復(fù)合氧化物表面接觸，從而增加吸附機(jī)會(huì)；豐富的孔結(jié)構(gòu)則有利于磷離子在吸附劑內(nèi)部的擴(kuò)散和傳輸，提高吸附速率。例如，采用共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物，其納米顆粒較為疏松，孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積較大，相應(yīng)地表現(xiàn)出較高的磷吸附性能。在磷吸附領(lǐng)域，鐵鈦復(fù)合氧化物展現(xiàn)出了巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。其對(duì)磷的吸附作用主要基于以下幾個(gè)方面：一是靜電吸附作用，由于表面電荷的存在，鐵鈦復(fù)合氧化物能夠與帶相反電荷的磷離子發(fā)生靜電吸引，使磷離子附著在其表面；二是化學(xué)吸附作用，表面羥基與磷離子之間的化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，實(shí)現(xiàn)磷的牢固吸附；三是離子交換作用，鐵鈦復(fù)合氧化物表面的某些離子可以與溶液中的磷離子進(jìn)行交換，從而達(dá)到去除磷的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，鐵鈦復(fù)合氧化物可以作為一種高效的吸附劑用于處理各種含磷廢水，如工業(yè)廢水、生活污水以及農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的廢水等。通過(guò)將鐵鈦復(fù)合氧化物添加到含磷廢水中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的接觸和反應(yīng)，能夠有效地降低廢水中的磷含量，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用要求，為解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問題提供了一種可行的技術(shù)手段。1.3制備方法研究進(jìn)展鐵鈦復(fù)合氧化物的制備方法多種多樣，不同的制備方法對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和吸附性能有著顯著的影響，進(jìn)而決定了其在實(shí)際應(yīng)用中的效果。以下是幾種常見的制備方法及其特點(diǎn)分析。共沉淀法：共沉淀法是制備鐵鈦復(fù)合氧化物較為常用的一種方法。在該方法中，通常將含有鐵離子和鈦離子的鹽溶液（如硝酸鐵、四氯化鈦等）混合均勻，然后加入沉淀劑（如氨水、氫氧化鈉等），使鐵離子和鈦離子同時(shí)發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成氫氧化物沉淀。這些沉淀經(jīng)過(guò)陳化、過(guò)濾、洗滌、干燥和煅燒等后續(xù)處理步驟，最終得到鐵鈦復(fù)合氧化物。共沉淀法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使鐵和鈦在原子水平上充分混合，形成的復(fù)合氧化物具有均勻的組成和結(jié)構(gòu)。通過(guò)控制反應(yīng)條件，如溶液的pH值、反應(yīng)溫度、沉淀劑的加入速度等，可以精確調(diào)控產(chǎn)物的形貌、粒徑和晶型。采用共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物，其納米顆粒往往較為疏松，孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積較大，表面羥基濃度也相對(duì)較高，這些特性為磷的吸附提供了更多的活性位點(diǎn)和更大的吸附空間，從而使其表現(xiàn)出較高的磷吸附容量。共沉淀法也存在一些不足之處，例如制備過(guò)程較為繁瑣，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，否則容易導(dǎo)致產(chǎn)物的重復(fù)性和穩(wěn)定性較差。此外，沉淀劑的使用可能會(huì)引入雜質(zhì)離子，對(duì)產(chǎn)物的純度產(chǎn)生一定影響。機(jī)械物理混合法：機(jī)械物理混合法是將鐵的氧化物（如氧化鐵、氫氧化鐵等）和鈦的氧化物（如二氧化鈦）通過(guò)機(jī)械力的作用進(jìn)行混合，常用的設(shè)備有球磨機(jī)、攪拌機(jī)等。在混合過(guò)程中，通過(guò)研磨、攪拌等操作，使兩種氧化物在物理上充分接觸和混合，形成鐵鈦復(fù)合氧化物。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成本較低，能夠在較短時(shí)間內(nèi)制備出一定量的復(fù)合氧化物。機(jī)械物理混合法也存在明顯的局限性。由于該方法只是簡(jiǎn)單地將兩種氧化物進(jìn)行物理混合，鐵和鈦之間并沒有發(fā)生化學(xué)鍵合，因此復(fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)和性能在很大程度上取決于原始氧化物的性質(zhì)。與共沉淀法制備的產(chǎn)物相比，機(jī)械物理混合法得到的鐵鈦復(fù)合氧化物形貌結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)變化不大，組分之間難以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，其磷吸附性能相對(duì)較弱。例如，有研究對(duì)比了機(jī)械物理混合法和共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物的磷吸附性能，發(fā)現(xiàn)共沉淀法制備的樣品最大磷吸附容量明顯高于機(jī)械物理混合法制備的樣品。水熱法：水熱法是在高溫高壓的水溶液環(huán)境中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來(lái)制備材料的一種方法。在制備鐵鈦復(fù)合氧化物時(shí)，將含有鐵源和鈦源的溶液放入密閉的反應(yīng)釜中，在一定的溫度（通常在100-250℃之間）和壓力（一般為幾個(gè)到幾十個(gè)大氣壓）條件下反應(yīng)一段時(shí)間。在水熱條件下，鐵離子和鈦離子能夠在溶液中充分溶解和反應(yīng)，形成具有特定結(jié)構(gòu)和形貌的鐵鈦復(fù)合氧化物晶體。水熱法的優(yōu)勢(shì)在于可以在相對(duì)溫和的條件下制備出結(jié)晶度高、粒徑均勻、形貌可控的產(chǎn)物。通過(guò)調(diào)整水熱反應(yīng)的溫度、時(shí)間、溶液濃度等參數(shù)，可以制備出不同晶型和形貌的鐵鈦復(fù)合氧化物，如納米顆粒、納米棒、納米片等。這些特殊的形貌和結(jié)構(gòu)能夠賦予材料獨(dú)特的性能，在磷吸附方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。水熱法也存在一些缺點(diǎn)，例如設(shè)備成本較高，反應(yīng)過(guò)程需要在高壓環(huán)境下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的安全性要求較高；反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率相對(duì)較低；此外，水熱法的反應(yīng)體系較為復(fù)雜，影響因素較多，對(duì)反應(yīng)條件的控制要求較為嚴(yán)格，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法是一種濕化學(xué)合成方法，其基本原理是將金屬醇鹽或無(wú)機(jī)鹽在有機(jī)溶劑中水解和縮聚，形成溶膠，然后通過(guò)溶膠的陳化、干燥和煅燒等過(guò)程，轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，最終得到所需的材料。在制備鐵鈦復(fù)合氧化物時(shí)，通常以鐵和鈦的醇鹽（如鈦酸丁酯、硝酸鐵醇溶液等）為原料，在催化劑（如鹽酸、氨水等）的作用下，發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成含有鐵和鈦的溶膠。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶膠中的顆粒逐漸長(zhǎng)大并相互連接，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠。經(jīng)過(guò)干燥去除溶劑，再在高溫下煅燒除去有機(jī)成分并促進(jìn)晶體生長(zhǎng)，即可得到鐵鈦復(fù)合氧化物。溶膠-凝膠法的優(yōu)點(diǎn)是可以在較低溫度下制備出高純度、高均勻性的材料，且能夠精確控制材料的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)選擇不同的原料和反應(yīng)條件，可以制備出具有特定結(jié)構(gòu)和性能的鐵鈦復(fù)合氧化物，例如通過(guò)控制溶膠的濃度和反應(yīng)時(shí)間，可以調(diào)節(jié)產(chǎn)物的粒徑和比表面積。該方法也存在一些問題，如制備過(guò)程中使用大量有機(jī)溶劑，成本較高，且對(duì)環(huán)境有一定污染；制備周期較長(zhǎng)，工藝過(guò)程較為復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。固相反應(yīng)法：固相反應(yīng)法是將鐵和鈦的固態(tài)原料（如金屬氧化物、氫氧化物、碳酸鹽等）按一定比例混合均勻，然后在高溫下（通常在幾百到一千多攝氏度）進(jìn)行反應(yīng)，使原料之間發(fā)生固相擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，生成鐵鈦復(fù)合氧化物。固相反應(yīng)法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、操作方便、成本較低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。該方法也存在一些不足之處。由于固相反應(yīng)是在固態(tài)物質(zhì)之間進(jìn)行，反應(yīng)速率較慢，需要較高的反應(yīng)溫度和較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，這不僅能耗高，而且容易導(dǎo)致產(chǎn)物的粒徑較大、團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，從而影響材料的性能。此外，固相反應(yīng)法難以精確控制產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物的均勻性相對(duì)較差。1.4表面性質(zhì)與吸附性能關(guān)系研究現(xiàn)狀吸附劑的表面性質(zhì)對(duì)其吸附性能起著至關(guān)重要的作用，深入理解兩者之間的關(guān)系對(duì)于開發(fā)高效的吸附劑具有重要意義。以下將從形貌、比表面積、表面羥基含量、表面電荷、孔徑與孔容等方面詳細(xì)闡述表面性質(zhì)與磷吸附性能的關(guān)系。形貌是吸附劑的重要表面性質(zhì)之一，不同的形貌會(huì)影響吸附劑與磷的接觸方式和接觸面積，進(jìn)而對(duì)磷吸附性能產(chǎn)生顯著影響。研究表明，具有納米結(jié)構(gòu)的吸附劑往往表現(xiàn)出更好的磷吸附性能。納米顆粒由于其粒徑小，具有更高的比表面積和更多的表面活性位點(diǎn)，能夠提供更多的吸附位置，從而增強(qiáng)對(duì)磷的吸附能力。納米棒、納米片等特殊形貌的吸附劑也具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。納米棒具有較大的長(zhǎng)徑比，能夠在溶液中形成較為穩(wěn)定的分散狀態(tài)，增加與磷離子的碰撞幾率；納米片則具有較大的二維平面，為磷的吸附提供了廣闊的平臺(tái)，有利于提高吸附容量。有研究制備了納米片狀的鐵鈦復(fù)合氧化物，發(fā)現(xiàn)其對(duì)磷的吸附容量明顯高于普通顆粒狀的吸附劑。比表面積是衡量吸附劑吸附能力的重要指標(biāo)之一，它反映了吸附劑表面可用于吸附的面積大小。一般來(lái)說(shuō)，比表面積越大，吸附劑與磷之間的接觸面積就越大，能夠提供更多的吸附位點(diǎn)，從而使吸附劑具有更高的吸附容量和更快的吸附速率。例如，采用共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物，其比表面積較大，能夠提供更多的活性位點(diǎn)，使得磷離子更容易與吸附劑表面接觸并發(fā)生吸附作用，因此表現(xiàn)出較高的磷吸附性能。通過(guò)對(duì)比不同比表面積的吸附劑對(duì)磷的吸附效果，發(fā)現(xiàn)比表面積與吸附容量之間存在正相關(guān)關(guān)系，比表面積較大的吸附劑通常具有更高的磷吸附容量。但需要注意的是，比表面積并非影響吸附性能的唯一因素，其他表面性質(zhì)如孔結(jié)構(gòu)、表面電荷等也會(huì)對(duì)吸附性能產(chǎn)生綜合影響。表面羥基作為吸附劑表面的重要活性基團(tuán)，在磷吸附過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。表面羥基含量的多少直接影響著吸附劑與磷之間的化學(xué)反應(yīng)活性和靜電相互作用。一方面，表面羥基可以通過(guò)質(zhì)子化或去質(zhì)子化過(guò)程，使吸附劑表面帶有正電荷或負(fù)電荷，從而影響其與帶相反電荷的磷離子之間的靜電吸引作用。當(dāng)溶液pH值較低時(shí)，表面羥基容易質(zhì)子化，使表面帶正電，有利于吸附帶負(fù)電的磷酸根離子；當(dāng)pH值較高時(shí)，表面羥基去質(zhì)子化，表面帶負(fù)電，可能會(huì)對(duì)磷的吸附產(chǎn)生一定的阻礙。另一方面，表面羥基能夠與磷離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，實(shí)現(xiàn)磷的化學(xué)吸附。研究表明，鐵鈦復(fù)合氧化物表面的羥基含量越高，其對(duì)磷的吸附容量通常也越大。通過(guò)對(duì)不同表面羥基含量的鐵鈦復(fù)合氧化物進(jìn)行磷吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著表面羥基含量的增加，吸附劑對(duì)磷的吸附容量顯著提高。這是因?yàn)楦嗟谋砻媪u基能夠提供更多的反應(yīng)位點(diǎn)，促進(jìn)與磷離子的化學(xué)反應(yīng)，從而增強(qiáng)吸附能力。表面電荷是吸附劑表面性質(zhì)的另一個(gè)重要方面，它決定了吸附劑與磷離子之間的靜電相互作用。吸附劑表面電荷的性質(zhì)和數(shù)量受到溶液pH值、離子強(qiáng)度等因素的影響。當(dāng)吸附劑表面帶正電荷時(shí)，會(huì)與帶負(fù)電荷的磷離子產(chǎn)生靜電吸引作用，有利于磷的吸附；反之，當(dāng)吸附劑表面帶負(fù)電荷時(shí)，會(huì)與磷離子產(chǎn)生靜電排斥作用，不利于磷的吸附。每種吸附劑都存在一個(gè)特定的等電點(diǎn)（IEP），當(dāng)溶液pH值低于等電點(diǎn)時(shí)，吸附劑表面帶正電；當(dāng)pH值高于等電點(diǎn)時(shí)，吸附劑表面帶負(fù)電。對(duì)于鐵鈦復(fù)合氧化物來(lái)說(shuō)，其等電點(diǎn)會(huì)受到制備方法、組成結(jié)構(gòu)等因素的影響。采用不同制備方法得到的鐵鈦復(fù)合氧化物，其等電點(diǎn)可能會(huì)有所不同，進(jìn)而影響其在不同pH條件下的磷吸附性能。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值，使其接近吸附劑的等電點(diǎn)，可以增強(qiáng)吸附劑與磷離子之間的靜電相互作用，提高磷的吸附效果。孔徑與孔容也是影響吸附劑磷吸附性能的重要因素。合適的孔徑和孔容能夠?yàn)榱纂x子的擴(kuò)散和吸附提供通道和空間，促進(jìn)吸附過(guò)程的進(jìn)行。對(duì)于微孔吸附劑（孔徑小于2nm），由于其孔徑較小，主要通過(guò)分子篩效應(yīng)吸附小分子磷物種，對(duì)大分子磷化合物的吸附能力較弱。介孔吸附劑（孔徑在2-50nm之間）具有較大的孔徑和孔容，不僅能夠提供更多的吸附位點(diǎn)，還能使磷離子更容易在孔道內(nèi)擴(kuò)散和傳輸，從而提高吸附速率和吸附容量。大孔吸附劑（孔徑大于50nm）雖然孔徑較大，但比表面積相對(duì)較小，其吸附性能主要取決于表面性質(zhì)和活性位點(diǎn)的分布。研究表明，具有介孔結(jié)構(gòu)的鐵鈦復(fù)合氧化物在磷吸附過(guò)程中表現(xiàn)出較好的性能，能夠有效地吸附不同形態(tài)的磷。通過(guò)控制制備條件，調(diào)節(jié)鐵鈦復(fù)合氧化物的孔徑和孔容，可以優(yōu)化其對(duì)磷的吸附性能。1.5研究目的與意義1.5.1研究目的本研究旨在深入探究不同制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物表面性質(zhì)與磷吸附性能的影響規(guī)律，明確制備方法、表面性質(zhì)與磷吸附性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，具體研究目的如下：對(duì)比不同制備方法的鐵鈦復(fù)合氧化物：采用共沉淀法、機(jī)械物理混合法、水熱法、溶膠-凝膠法和固相反應(yīng)法等多種制備方法，制備一系列鐵鈦復(fù)合氧化物，系統(tǒng)對(duì)比不同制備方法所得產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)、形貌特征、晶體結(jié)構(gòu)、比表面積、孔結(jié)構(gòu)、表面電荷、表面羥基含量等表面性質(zhì)的差異。通過(guò)X射線衍射（XRD）分析晶體結(jié)構(gòu)和晶相組成；利用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察形貌和微觀結(jié)構(gòu)；采用比表面積分析儀（BET）測(cè)定比表面積和孔結(jié)構(gòu)；通過(guò)Zeta電位分析儀測(cè)量表面電荷；運(yùn)用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）等手段分析表面化學(xué)組成和表面羥基含量等，全面了解不同制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物表面性質(zhì)的影響。探究表面性質(zhì)與磷吸附性能的關(guān)系：通過(guò)批量吸附實(shí)驗(yàn)，研究不同制備方法得到的鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附性能，包括吸附容量、吸附速率、吸附選擇性等?？疾烊芤簆H值、初始磷濃度、溫度、共存離子等因素對(duì)吸附性能的影響，建立吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線模型，深入探討吸附機(jī)制。結(jié)合表面性質(zhì)的表征結(jié)果，分析表面性質(zhì)與磷吸附性能之間的定量關(guān)系，明確影響磷吸附性能的關(guān)鍵表面性質(zhì)因素，為優(yōu)化鐵鈦復(fù)合氧化物的制備方法和提高其磷吸附性能提供理論依據(jù)。篩選出最優(yōu)制備方法：綜合考慮制備方法的復(fù)雜性、成本、產(chǎn)物性能等因素，篩選出能夠制備出高磷吸附性能鐵鈦復(fù)合氧化物的最優(yōu)制備方法，并確定該方法的最佳制備條件。通過(guò)優(yōu)化制備工藝，提高鐵鈦復(fù)合氧化物的吸附性能和穩(wěn)定性，降低制備成本，為其實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)支持。1.5.2研究意義本研究對(duì)制備方法影響鐵鈦復(fù)合氧化物表面性質(zhì)與磷吸附性能展開研究，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，具體如下：理論意義：鐵鈦復(fù)合氧化物作為一種新型的吸附劑，其組成與結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，目前對(duì)于不同制備方法如何影響其表面性質(zhì)以及表面性質(zhì)與磷吸附性能之間的關(guān)系研究仍相對(duì)較少。本研究通過(guò)系統(tǒng)研究不同制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物表面性質(zhì)和磷吸附性能的影響，能夠豐富和完善金屬?gòu)?fù)合氧化物的制備理論和吸附理論，為深入理解金屬?gòu)?fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系提供重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。有助于揭示不同制備方法下鐵鈦復(fù)合氧化物的形成機(jī)制和表面性質(zhì)的調(diào)控機(jī)制，進(jìn)一步拓展金屬?gòu)?fù)合氧化物在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)理論。實(shí)際應(yīng)用價(jià)值：水體富營(yíng)養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，磷污染是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的除磷技術(shù)和吸附劑具有迫切的現(xiàn)實(shí)需求。本研究通過(guò)優(yōu)化鐵鈦復(fù)合氧化物的制備方法，制備出高磷吸附性能的鐵鈦復(fù)合氧化物吸附劑，為實(shí)際含磷廢水處理提供了新的技術(shù)手段和吸附材料。鐵鈦復(fù)合氧化物吸附劑具有吸附容量高、吸附速率快、選擇性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效降低廢水中的磷含量，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用要求，對(duì)于解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問題、保護(hù)水環(huán)境質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此外，本研究成果還可以為其他金屬?gòu)?fù)合氧化物吸附劑的開發(fā)和應(yīng)用提供借鑒和參考，推動(dòng)吸附法在廢水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。二、實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料本研究制備鐵鈦復(fù)合氧化物的過(guò)程中，所使用的化學(xué)試劑均為分析純，包括九水合鐵（Fe(NO?)??9H?O）、四氯化鈦（TiCl?）、無(wú)水乙醇（C?H?OH）、氨水（NH??H?O）、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（HCl）、磷酸二氫鉀（KH?PO?）等，用于提供鐵源、鈦源以及參與反應(yīng)和調(diào)節(jié)溶液酸堿度。其中，九水合鐵作為鐵源，為復(fù)合氧化物提供鐵元素；四氯化鈦?zhàn)鳛殁佋?，引入鈦元素。無(wú)水乙醇主要用于溶解金屬鹽，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)在溶膠-凝膠法中作為溶劑參與溶膠的形成過(guò)程；氨水和氫氧化鈉作為沉淀劑，用于共沉淀法中使鐵離子和鈦離子沉淀，形成氫氧化物沉淀，進(jìn)而制備鐵鈦復(fù)合氧化物前驅(qū)體；鹽酸則用于調(diào)節(jié)溶液的pH值，控制反應(yīng)條件；磷酸二氫鉀用于配制含磷溶液，用于后續(xù)的吸附實(shí)驗(yàn)，以測(cè)試鐵鈦復(fù)合氧化物的磷吸附性能。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所使用的主要儀器設(shè)備包括電子天平（精度0.0001g），用于準(zhǔn)確稱量化學(xué)試劑的質(zhì)量；恒溫磁力攪拌器，提供恒定的溫度環(huán)境并實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力攪拌，保證反應(yīng)體系的均勻性和充分混合，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；數(shù)顯pH計(jì)，能夠精確測(cè)量溶液的pH值，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液酸堿度的準(zhǔn)確控制；恒溫振蕩器，可設(shè)置特定的溫度和振蕩頻率，用于吸附實(shí)驗(yàn)中使吸附劑與含磷溶液充分接觸和反應(yīng)，達(dá)到吸附平衡；真空干燥箱，能夠在真空環(huán)境下對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理，避免樣品在干燥過(guò)程中受到空氣中雜質(zhì)的污染，同時(shí)加快干燥速度，提高干燥效率；馬弗爐，用于對(duì)樣品進(jìn)行高溫煅燒，促使前驅(qū)體發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變和結(jié)構(gòu)調(diào)整，形成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的鐵鈦復(fù)合氧化物；X射線衍射儀（XRD），通過(guò)分析X射線在樣品中的衍射圖案，確定樣品的晶體結(jié)構(gòu)、晶相組成和晶格參數(shù)等信息，用于表征鐵鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)；掃描電子顯微鏡（SEM），能夠?qū)悠返谋砻嫘蚊策M(jìn)行高分辨率成像，觀察鐵鈦復(fù)合氧化物的顆粒形態(tài)、大小和分布情況，了解其微觀結(jié)構(gòu)特征；透射電子顯微鏡（TEM），進(jìn)一步深入觀察樣品的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，如晶體的晶格條紋、顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，為研究鐵鈦復(fù)合氧化物的微觀結(jié)構(gòu)提供更詳細(xì)的信息；比表面積分析儀（BET），基于氮?dú)馕?脫附原理，測(cè)定樣品的比表面積、孔徑分布和孔容等參數(shù)，評(píng)估鐵鈦復(fù)合氧化物的表面性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)；Zeta電位分析儀，用于測(cè)量樣品表面的Zeta電位，從而了解樣品表面的電荷性質(zhì)和電荷密度，分析表面電荷對(duì)吸附性能的影響；傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），通過(guò)檢測(cè)樣品對(duì)紅外光的吸收情況，分析樣品表面的化學(xué)鍵和官能團(tuán)，確定表面羥基等活性基團(tuán)的存在和含量，研究表面化學(xué)組成與吸附性能的關(guān)系；X射線光電子能譜儀（XPS），對(duì)樣品表面元素的化學(xué)狀態(tài)和含量進(jìn)行分析，深入探究鐵鈦復(fù)合氧化物表面元素的價(jià)態(tài)、化學(xué)鍵合情況以及表面化學(xué)組成的變化，為揭示吸附機(jī)制提供重要依據(jù)。2.2鐵鈦復(fù)合氧化物的制備2.2.1共沉淀法共沉淀法是在含有鐵離子和鈦離子的混合溶液中加入沉淀劑，使鐵、鈦離子同時(shí)沉淀，形成鐵鈦復(fù)合氫氧化物沉淀，再經(jīng)過(guò)后續(xù)處理得到鐵鈦復(fù)合氧化物。具體步驟如下：溶液配制：準(zhǔn)確稱取一定量的九水合***鐵（Fe(NO?)??9H?O）和四氯化鈦（TiCl?），分別溶解于適量的去離子水中，配制成一定濃度的鐵鹽溶液和鈦鹽溶液。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的鐵鈦摩爾比，計(jì)算所需鐵鹽和鈦鹽的量，確保溶液中Fe3?和Ti??的摩爾比符合設(shè)定值?；旌吓c沉淀：將配制好的鐵鹽溶液和鈦鹽溶液緩慢倒入同一燒杯中，在恒溫磁力攪拌器上以一定轉(zhuǎn)速（如500r/min）攪拌混合均勻。隨后，在攪拌條件下，緩慢滴加沉淀劑氨水（NH??H?O），調(diào)節(jié)溶液的pH值至8-10，使鐵離子和鈦離子同時(shí)發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成鐵鈦復(fù)合氫氧化物沉淀。滴加過(guò)程中，注意控制滴加速度，一般為每秒1-2滴，以保證沉淀反應(yīng)均勻進(jìn)行。陳化：沉淀反應(yīng)完成后，將反應(yīng)體系置于恒溫振蕩器中，在一定溫度（如60℃）下振蕩陳化12-24h。陳化過(guò)程能夠使沉淀顆粒進(jìn)一步生長(zhǎng)和團(tuán)聚，提高沉淀的穩(wěn)定性和均勻性。過(guò)濾與洗滌：陳化結(jié)束后，使用布氏漏斗和定量濾紙對(duì)沉淀進(jìn)行抽濾，將沉淀與母液分離。用去離子水反復(fù)洗滌沉淀，直至洗滌液中檢測(cè)不到Cl?（用AgNO?溶液檢驗(yàn)），以去除沉淀表面吸附的雜質(zhì)離子。每次洗滌時(shí)，用適量的去離子水將沉淀重新懸浮，攪拌均勻后再進(jìn)行抽濾，重復(fù)洗滌3-5次。干燥：將洗滌后的沉淀放入真空干燥箱中，在60-80℃下干燥12-24h，去除沉淀中的水分，得到干燥的鐵鈦復(fù)合氫氧化物前驅(qū)體。真空干燥能夠避免在干燥過(guò)程中引入雜質(zhì)，同時(shí)加快干燥速度。煅燒：將干燥后的前驅(qū)體研磨成粉末狀，放入坩堝中，置于馬弗爐中進(jìn)行煅燒。以一定的升溫速率（如5℃/min）從室溫升至500-600℃，并在該溫度下保持3-5h，使前驅(qū)體發(fā)生分解和晶化反應(yīng)，最終得到鐵鈦復(fù)合氧化物。煅燒過(guò)程能夠去除前驅(qū)體中的有機(jī)物和揮發(fā)性雜質(zhì)，促進(jìn)晶體結(jié)構(gòu)的形成和完善。2.2.2機(jī)械物理混合法機(jī)械物理混合法是將鐵的氧化物和鈦的氧化物通過(guò)機(jī)械力混合，形成鐵鈦復(fù)合氧化物。操作過(guò)程如下：原料準(zhǔn)備：分別稱取一定量的氧化鐵（如Fe?O?）和二氧化鈦（如TiO?）粉末，確保兩種粉末的純度和粒度符合實(shí)驗(yàn)要求。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的鐵鈦摩爾比，計(jì)算所需氧化鐵和二氧化鈦的質(zhì)量?；旌希簩⒎Q取好的氧化鐵和二氧化鈦粉末加入到球磨機(jī)的球磨罐中，同時(shí)加入適量的瑪瑙球作為研磨介質(zhì)。球磨罐中粉末與瑪瑙球的質(zhì)量比一般為1:5-1:10。向球磨罐中加入少量無(wú)水乙醇，作為助磨劑，以提高混合效果和研磨效率。將球磨罐安裝在球磨機(jī)上，設(shè)置球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300-500r/min，研磨時(shí)間為6-12h，使氧化鐵和二氧化鈦充分混合。在研磨過(guò)程中，機(jī)械力的作用使兩種氧化物的顆粒不斷碰撞、破碎和混合，逐漸形成均勻的混合物。干燥與過(guò)篩：研磨結(jié)束后，將球磨罐中的混合物取出，放入真空干燥箱中，在60℃下干燥2-4h，去除混合物中的無(wú)水乙醇。干燥后的混合物可能存在團(tuán)聚現(xiàn)象，使用標(biāo)準(zhǔn)篩（如200目）進(jìn)行過(guò)篩，得到粒度均勻的鐵鈦復(fù)合氧化物粉末。2.2.3水熱法水熱法是在高溫高壓的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)制備鐵鈦復(fù)合氧化物。具體流程如下：溶液配制：準(zhǔn)確稱取一定量的九水合***鐵（Fe(NO?)??9H?O）和四氯化鈦（TiCl?），分別溶解于適量的去離子水中，配制成一定濃度的鐵鹽溶液和鈦鹽溶液。按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的鐵鈦摩爾比，計(jì)算并準(zhǔn)確量取兩種溶液，將它們混合均勻，得到混合溶液。裝入反應(yīng)釜：將混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，填充度一般為60%-80%，以防止反應(yīng)過(guò)程中溶液因體積膨脹而溢出。密封反應(yīng)釜，確保反應(yīng)釜的密封性良好，避免在高溫高壓條件下發(fā)生泄漏。水熱反應(yīng)：將密封好的反應(yīng)釜放入烘箱中，以一定的升溫速率（如2-5℃/min）升溫至180-220℃，并在該溫度下保持12-24h。在水熱條件下，鐵離子和鈦離子在溶液中充分溶解和反應(yīng)，逐漸形成具有特定結(jié)構(gòu)和形貌的鐵鈦復(fù)合氧化物晶體。冷卻與分離：反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉烘箱電源，讓反應(yīng)釜在烘箱中自然冷卻至室溫。冷卻后的反應(yīng)釜中含有生成的鐵鈦復(fù)合氧化物沉淀和母液，將反應(yīng)釜中的內(nèi)容物轉(zhuǎn)移至離心管中，在離心機(jī)上以8000-10000r/min的轉(zhuǎn)速離心5-10min，使沉淀與母液分離。洗滌與干燥：用去離子水和無(wú)水乙醇交替洗滌沉淀3-5次，以去除沉淀表面吸附的雜質(zhì)離子和有機(jī)物。每次洗滌后，都需要進(jìn)行離心分離，將洗滌液去除。洗滌后的沉淀放入真空干燥箱中，在60-80℃下干燥12-24h，得到干燥的鐵鈦復(fù)合氧化物粉末。2.3材料表征方法2.3.1XRD分析X射線衍射（XRD）分析是確定鐵鈦復(fù)合氧化物晶體結(jié)構(gòu)和晶相組成的重要手段。其基本原理基于布拉格定律，當(dāng)一束X射線照射到晶體樣品上時(shí)，晶體中的原子會(huì)對(duì)X射線產(chǎn)生散射，由于晶體中原子呈周期性排列，散射波在某些特定方向上會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉，形成衍射峰。通過(guò)測(cè)量這些衍射峰的位置（2θ角度）和強(qiáng)度，可計(jì)算出晶面間距d值，進(jìn)而推斷晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶相組成。例如，對(duì)于鐵鈦復(fù)合氧化物，不同的晶體結(jié)構(gòu)（如尖晶石結(jié)構(gòu)、金紅石結(jié)構(gòu)等）會(huì)在XRD圖譜上呈現(xiàn)出特定的衍射峰位置和強(qiáng)度特征。在進(jìn)行XRD分析時(shí)，首先將制備好的鐵鈦復(fù)合氧化物樣品研磨成細(xì)粉，然后均勻地涂抹在樣品臺(tái)上，確保樣品表面平整光滑。將樣品放入XRD儀器的樣品室中，設(shè)置合適的測(cè)試參數(shù)，如X射線源（通常為Cu靶，其Kα射線波長(zhǎng)為0.154nm）、掃描范圍（一般為10°-80°）、掃描速度（如0.02°/s）等。啟動(dòng)儀器，X射線照射樣品，探測(cè)器記錄衍射信號(hào)，生成XRD圖譜。對(duì)XRD圖譜進(jìn)行分析，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片（如JCPDS卡片）對(duì)比，確定樣品的晶相組成和晶體結(jié)構(gòu)。2.3.2SEM觀察掃描電子顯微鏡（SEM）主要用于觀察鐵鈦復(fù)合氧化物的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)。其工作原理是利用高能電子束掃描樣品表面，電子與樣品相互作用產(chǎn)生二次電子、背散射電子等信號(hào)。這些信號(hào)被探測(cè)器收集并轉(zhuǎn)換為圖像，從而呈現(xiàn)出樣品表面的形貌信息。二次電子圖像能夠清晰地顯示樣品表面的細(xì)節(jié)和形貌特征，如顆粒的形狀、大小、分布以及團(tuán)聚情況等；背散射電子圖像則可以提供關(guān)于樣品元素分布和成分差異的信息。在進(jìn)行SEM觀察時(shí)，首先將少量鐵鈦復(fù)合氧化物樣品均勻地分散在導(dǎo)電膠上，然后將導(dǎo)電膠粘貼在樣品臺(tái)上。為了提高樣品的導(dǎo)電性，需要對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理，在樣品表面鍍上一層薄薄的金膜。將樣品臺(tái)放入SEM的樣品室中，調(diào)節(jié)電子束的加速電壓（一般為5-20kV）和工作距離，選擇合適的放大倍數(shù)（從低倍數(shù)到高倍數(shù)逐步觀察，如500倍、1000倍、5000倍等），對(duì)樣品表面不同區(qū)域進(jìn)行掃描成像。通過(guò)觀察SEM圖像，可以直觀地了解鐵鈦復(fù)合氧化物的微觀結(jié)構(gòu)特征，為分析其表面性質(zhì)提供依據(jù)。2.3.3BET測(cè)試比表面積分析儀（BET）基于氮?dú)馕?脫附原理，用于測(cè)定鐵鈦復(fù)合氧化物的比表面積、孔徑分布和孔容等參數(shù)。其基本原理是在低溫（通常為液氮溫度77K）下，氮?dú)夥肿釉诠腆w表面發(fā)生物理吸附。根據(jù)Brunauer-Emmett-Teller（BET）理論，通過(guò)測(cè)量不同相對(duì)壓力下的氮?dú)馕搅?，可?jì)算出樣品的比表面積?？讖椒植己涂兹輨t通過(guò)對(duì)吸附-脫附等溫線的分析，利用相關(guān)模型（如Barrett-Joyner-Halenda（BJH）模型）計(jì)算得到。在進(jìn)行BET測(cè)試前，先將鐵鈦復(fù)合氧化物樣品放入樣品管中，在真空條件下進(jìn)行脫氣處理，去除樣品表面吸附的雜質(zhì)和水分，一般在150-200℃下脫氣3-5h。將脫氣后的樣品管安裝在BET分析儀上，儀器自動(dòng)進(jìn)行氮?dú)馕?脫附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，逐步改變氮?dú)獾南鄬?duì)壓力（一般從0.05到0.35），測(cè)量每個(gè)壓力點(diǎn)下的氮?dú)馕搅亢兔摳搅俊?shí)驗(yàn)結(jié)束后，儀器軟件根據(jù)BET理論和相關(guān)模型，計(jì)算并輸出樣品的比表面積、孔徑分布和孔容等參數(shù)。2.3.4FTIR分析傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析用于確定鐵鈦復(fù)合氧化物表面的化學(xué)鍵和官能團(tuán)。其原理是當(dāng)一束紅外光照射到樣品上時(shí)，樣品中的化學(xué)鍵會(huì)吸收特定頻率的紅外光，引起分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷。通過(guò)測(cè)量樣品對(duì)不同頻率紅外光的吸收強(qiáng)度，得到紅外吸收光譜，從而分析樣品表面的化學(xué)鍵和官能團(tuán)。不同的化學(xué)鍵和官能團(tuán)在紅外光譜上有特定的吸收峰位置和強(qiáng)度，例如表面羥基（-OH）在3200-3700cm?1處有特征吸收峰，金屬-氧鍵（M-O）在400-1000cm?1范圍內(nèi)有吸收峰。在進(jìn)行FTIR分析時(shí)，將少量鐵鈦復(fù)合氧化物樣品與干燥的溴化鉀（KBr）粉末按一定比例（如1:100）混合均勻，在瑪瑙研缽中研磨成細(xì)粉。將研磨好的混合物放入壓片機(jī)中，在一定壓力（如10-15MPa）下壓制1-2min，制成透明的KBr薄片。將KBr薄片放入FTIR儀器的樣品池中，設(shè)置掃描范圍（一般為400-4000cm?1）、掃描次數(shù)（如32次）等參數(shù)，進(jìn)行掃描測(cè)量。儀器記錄樣品的紅外吸收光譜，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)比，分析樣品表面的化學(xué)鍵和官能團(tuán)。2.3.5表面羥基含量測(cè)定表面羥基含量的測(cè)定采用酸堿滴定法。其原理是利用表面羥基的酸堿性質(zhì)，通過(guò)與已知濃度的酸或堿發(fā)生中和反應(yīng)，來(lái)確定表面羥基的含量。首先將一定質(zhì)量（m）的鐵鈦復(fù)合氧化物樣品加入到一定體積（V?）、已知濃度（C?）的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液中，使表面羥基與鹽酸發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)一段時(shí)間后，用已知濃度（C?）的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的鹽酸，記錄消耗氫氧化鈉溶液的體積（V?）。根據(jù)酸堿中和反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，可計(jì)算出與表面羥基反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而得出表面羥基的含量（mmol/g）。計(jì)算公式如下：è?¨é?￠?????o???é??=\frac{(Ca??Va??-Ca??Va??)}{m}表面羥基含量是鐵鈦復(fù)合氧化物的重要表面性質(zhì)之一，對(duì)其吸附性能有著重要影響。通過(guò)測(cè)定表面羥基含量，可以了解不同制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物表面活性位點(diǎn)數(shù)量的影響，為研究其吸附機(jī)制提供數(shù)據(jù)支持。2.4磷吸附性能測(cè)試2.4.1吸附等溫線實(shí)驗(yàn)吸附等溫線實(shí)驗(yàn)旨在探究鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附容量與溶液中磷平衡濃度之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)開始前，首先使用磷酸二氫鉀（KH?PO?）配制一系列不同初始濃度的含磷溶液，濃度范圍設(shè)定為5-100mg/L，以涵蓋實(shí)際含磷廢水中可能出現(xiàn)的磷濃度范圍。準(zhǔn)備多個(gè)250mL的具塞錐形瓶，分別準(zhǔn)確稱取0.1g制備好的鐵鈦復(fù)合氧化物樣品放入各個(gè)錐形瓶中。然后，向每個(gè)錐形瓶中加入100mL不同初始濃度的含磷溶液，確保樣品與溶液充分接觸。將錐形瓶放入恒溫振蕩器中，設(shè)置溫度為25℃（模擬常溫環(huán)境），振蕩速度為150r/min，使吸附過(guò)程在均勻且充分的條件下進(jìn)行。經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間（一般為24h，預(yù)實(shí)驗(yàn)表明此時(shí)間可使吸附達(dá)到平衡），以保證吸附反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。吸附平衡后，將錐形瓶從恒溫振蕩器中取出，使用0.45μm的微孔濾膜對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，以分離出吸附劑和溶液。采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定濾液中的磷濃度。該方法的原理是在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物，通過(guò)測(cè)定該絡(luò)合物在特定波長(zhǎng)（700nm）下的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出溶液中的磷濃度。根據(jù)吸附前后溶液中磷濃度的變化，利用以下公式計(jì)算鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附容量q_e（mg/g）：q_e=\frac{(C_0-C_e)V}{m}其中，C_0為磷的初始濃度（mg/L），C_e為吸附平衡后的磷濃度（mg/L），V為溶液體積（L），m為吸附劑質(zhì)量（g）。以平衡濃度C_e為橫坐標(biāo)，吸附容量q_e為縱坐標(biāo)，繪制吸附等溫線。通過(guò)對(duì)吸附等溫線的分析，可選用合適的吸附等溫線模型（如Langmuir模型、Freundlich模型等）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而深入了解鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附特性和吸附機(jī)制。例如，Langmuir模型假設(shè)吸附是單分子層吸附，發(fā)生在均勻的吸附劑表面，且吸附位點(diǎn)之間沒有相互作用；Freundlich模型則適用于非均相表面的吸附，能描述吸附劑表面能量分布不均勻的情況。通過(guò)比較不同模型的擬合優(yōu)度（如相關(guān)系數(shù)R^2），可確定最能描述鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷吸附行為的模型。2.4.2吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要用于研究鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附速率隨時(shí)間的變化關(guān)系，以揭示吸附過(guò)程的速率控制步驟和吸附機(jī)制。實(shí)驗(yàn)時(shí)，取若干個(gè)250mL的具塞錐形瓶，分別稱取0.1g鐵鈦復(fù)合氧化物樣品放入瓶中。向每個(gè)錐形瓶中加入100mL初始磷濃度為50mg/L的含磷溶液，該濃度處于實(shí)際含磷廢水常見濃度范圍，具有代表性。將錐形瓶迅速放入恒溫振蕩器中，設(shè)置溫度為25℃，振蕩速度為150r/min，使吸附反應(yīng)開始進(jìn)行。在吸附過(guò)程中，按照預(yù)定的時(shí)間間隔（如0、5、10、15、30、60、120、240、360min等），取出一個(gè)錐形瓶，使用0.45μm的微孔濾膜對(duì)溶液進(jìn)行快速過(guò)濾，以終止吸附反應(yīng)并分離吸附劑和溶液。同樣采用鉬酸銨分光光度法測(cè)定濾液中的磷濃度，并根據(jù)公式計(jì)算不同時(shí)間點(diǎn)的吸附容量q_t（mg/g）：q_t=\frac{(C_0-C_t)V}{m}其中，C_t為t時(shí)刻溶液中的磷濃度（mg/L），其他參數(shù)含義同前。以吸附時(shí)間t為橫坐標(biāo)，吸附容量q_t為縱坐標(biāo)，繪制吸附動(dòng)力學(xué)曲線。為了深入分析吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程，選用常見的吸附動(dòng)力學(xué)模型（如準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型等）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量成正比；準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型則認(rèn)為吸附速率受化學(xué)吸附過(guò)程控制，涉及吸附劑與吸附質(zhì)之間的電子共享或電子轉(zhuǎn)移；顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型用于判斷吸附過(guò)程中顆粒內(nèi)擴(kuò)散是否為速率控制步驟。通過(guò)比較不同模型的擬合參數(shù)（如速率常數(shù)k_1、k_2，平衡吸附容量q_e等）和擬合優(yōu)度（R^2），確定最適合描述鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程的模型，進(jìn)而明確吸附過(guò)程的速率控制步驟和吸附機(jī)制。2.4.3pH及離子強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)研究pH及離子強(qiáng)度對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物磷吸附性能的影響，對(duì)于深入理解吸附過(guò)程的影響因素和優(yōu)化吸附條件具有重要意義。在pH影響實(shí)驗(yàn)中，首先配制初始磷濃度為50mg/L的含磷溶液，使用鹽酸（HCl）和氫氧化鈉（NaOH）溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，設(shè)置不同的pH值梯度，如3、5、7、9、11等，以涵蓋酸性、中性和堿性環(huán)境。準(zhǔn)備多個(gè)250mL的具塞錐形瓶，分別稱取0.1g鐵鈦復(fù)合氧化物樣品放入各個(gè)錐形瓶中。向每個(gè)錐形瓶中加入100mL不同pH值的含磷溶液，將錐形瓶放入恒溫振蕩器中，設(shè)置溫度為25℃，振蕩速度為150r/min，反應(yīng)時(shí)間為24h，使吸附達(dá)到平衡。吸附平衡后，按照上述方法過(guò)濾溶液并測(cè)定濾液中的磷濃度，計(jì)算吸附容量。以pH值為橫坐標(biāo)，吸附容量為縱坐標(biāo)，繪制pH值對(duì)吸附容量的影響曲線，分析pH值對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物磷吸附性能的影響規(guī)律。一般來(lái)說(shuō)，在酸性條件下，鐵鈦復(fù)合氧化物表面質(zhì)子化程度較高，帶正電荷較多，有利于吸附帶負(fù)電的磷酸根離子；而在堿性條件下，表面質(zhì)子化程度降低，帶負(fù)電荷增多，可能會(huì)對(duì)磷的吸附產(chǎn)生阻礙。在離子強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)中，配制初始磷濃度為50mg/L的含磷溶液，并添加不同濃度的***鈉（NaNO?）來(lái)調(diào)節(jié)溶液的離子強(qiáng)度，設(shè)置離子強(qiáng)度梯度為0.01、0.05、0.1、0.5、1.0mol/L等。同樣準(zhǔn)備多個(gè)250mL的具塞錐形瓶，稱取0.1g鐵鈦復(fù)合氧化物樣品放入瓶中，加入100mL不同離子強(qiáng)度的含磷溶液，放入恒溫振蕩器中，在25℃、150r/min的條件下反應(yīng)24h。吸附平衡后，過(guò)濾并測(cè)定濾液中的磷濃度，計(jì)算吸附容量。以離子強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，吸附容量為縱坐標(biāo)，繪制離子強(qiáng)度對(duì)吸附容量的影響曲線。離子強(qiáng)度的變化會(huì)影響溶液中離子的活度和靜電相互作用，進(jìn)而影響鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附性能。當(dāng)離子強(qiáng)度增加時(shí)，溶液中離子的濃度增大，可能會(huì)與磷酸根離子發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，或者改變吸附劑表面的電荷分布和雙電層結(jié)構(gòu)，從而對(duì)磷的吸附產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)pH及離子強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，可為實(shí)際含磷廢水處理過(guò)程中調(diào)節(jié)溶液條件、提高鐵鈦復(fù)合氧化物的磷吸附性能提供理論依據(jù)。三、結(jié)果與討論3.1鐵鈦復(fù)合氧化物的表征結(jié)果3.1.1XRD分析結(jié)果圖1展示了采用不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的XRD圖譜。從圖中可以明顯看出，不同制備方法得到的樣品，其XRD圖譜存在顯著差異，這充分表明制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成有著至關(guān)重要的影響。<插入圖1：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的XRD圖譜><插入圖1：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的XRD圖譜>對(duì)于共沉淀法制備的樣品，在2θ為24.1°、33.2°、35.7°、40.9°、49.5°、54.1°、62.5°、64.1°、65.4°處出現(xiàn)了明顯的衍射峰，這些衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比后，可歸屬為α-FeOOH的特征衍射峰。同時(shí)，在2θ為25.3°、37.8°、48.0°、53.9°、55.1°、62.7°、68.8°、70.3°、75.1°處也觀察到了較弱的衍射峰，經(jīng)分析可歸屬于銳鈦礦型TiO?的特征衍射峰。這說(shuō)明共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物中，α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?兩種物相共存，且晶體結(jié)構(gòu)較為完整。共沉淀過(guò)程中，鐵離子和鈦離子在溶液中均勻混合，同時(shí)發(fā)生沉淀反應(yīng)，在后續(xù)的煅燒過(guò)程中，形成了結(jié)晶度較高的α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?，兩種物相之間可能存在一定的相互作用，這種相互作用對(duì)其表面性質(zhì)和吸附性能可能產(chǎn)生重要影響。機(jī)械物理混合法制備的樣品，其XRD圖譜中除了α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?的特征衍射峰外，還出現(xiàn)了一些其他的雜峰。這些雜峰可能是由于在機(jī)械混合過(guò)程中，兩種氧化物未能充分混合均勻，或者在研磨過(guò)程中引入了雜質(zhì)所致。與共沉淀法制備的樣品相比，機(jī)械物理混合法樣品的α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?的衍射峰強(qiáng)度相對(duì)較弱，這表明其晶體結(jié)晶度較低，可能是由于機(jī)械混合過(guò)程中，氧化物顆粒之間的相互作用較弱，難以形成高度有序的晶體結(jié)構(gòu)。此外，機(jī)械物理混合法制備的樣品中，兩種物相之間主要是物理混合，缺乏化學(xué)鍵合，這可能導(dǎo)致其表面性質(zhì)和吸附性能與共沉淀法制備的樣品存在差異。水熱法制備的樣品，XRD圖譜顯示在2θ為23.8°、32.8°、35.2°、40.5°、49.0°、53.6°、62.0°、63.6°、64.9°處出現(xiàn)了與α-FeOOH相對(duì)應(yīng)的衍射峰，但峰的位置和強(qiáng)度與共沉淀法制備的樣品略有不同。在2θ為25.0°、37.5°、47.7°、53.6°、54.8°、62.4°、68.5°、70.0°、74.8°處也出現(xiàn)了銳鈦礦型TiO?的特征衍射峰。水熱法在高溫高壓的水溶液環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，鐵離子和鈦離子在溶液中充分溶解和反應(yīng)，形成的晶體結(jié)構(gòu)可能更加致密，結(jié)晶度也可能有所不同。水熱反應(yīng)條件（如反應(yīng)溫度、時(shí)間、溶液濃度等）的變化可能會(huì)影響晶體的生長(zhǎng)和結(jié)晶過(guò)程，從而導(dǎo)致樣品的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成發(fā)生改變。溶膠-凝膠法制備的樣品，XRD圖譜中α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?的衍射峰相對(duì)較弱且寬化。這表明溶膠-凝膠法制備的樣品結(jié)晶度較低，可能是由于在溶膠-凝膠過(guò)程中，有機(jī)成分的存在阻礙了晶體的生長(zhǎng)和結(jié)晶。在后續(xù)的煅燒過(guò)程中，雖然可以去除有機(jī)成分，但可能無(wú)法完全消除其對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響。溶膠-凝膠法制備的樣品中，鐵和鈦之間可能形成了一些非晶態(tài)的化合物，這些非晶態(tài)化合物的存在也會(huì)影響樣品的XRD圖譜。溶膠-凝膠法制備的樣品可能具有較多的表面缺陷和活性位點(diǎn)，這對(duì)其表面性質(zhì)和吸附性能可能產(chǎn)生積極的影響。固相反應(yīng)法制備的樣品，XRD圖譜中α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?的衍射峰較為尖銳，強(qiáng)度較高。這說(shuō)明固相反應(yīng)法制備的樣品結(jié)晶度較高，晶體結(jié)構(gòu)較為完整。固相反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行的，鐵和鈦的固態(tài)原料之間發(fā)生固相擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，形成了結(jié)晶良好的鐵鈦復(fù)合氧化物。固相反應(yīng)法也存在一些問題，如反應(yīng)過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚，影響材料的比表面積和分散性。此外，高溫反應(yīng)需要消耗大量的能量，且反應(yīng)條件難以精確控制，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的XRD圖譜分析可知，共沉淀法和水熱法制備的樣品，α-FeOOH和銳鈦礦型TiO?兩種物相的結(jié)晶度相對(duì)較高；機(jī)械物理混合法制備的樣品存在雜峰且結(jié)晶度較低；溶膠-凝膠法制備的樣品結(jié)晶度較低且可能存在非晶態(tài)化合物；固相反應(yīng)法制備的樣品結(jié)晶度高但可能存在顆粒團(tuán)聚等問題。這些晶體結(jié)構(gòu)和物相組成的差異，必然會(huì)對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物的表面性質(zhì)和磷吸附性能產(chǎn)生重要影響，為后續(xù)的研究提供了重要的基礎(chǔ)。3.1.2SEM觀察結(jié)果圖2為不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的SEM圖像，從圖中可以直觀地觀察到，制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物的形貌和顆粒大小有著顯著的影響。<插入圖2：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的SEM圖像（a共沉淀法，b機(jī)械物理混合法，c水熱法，d溶膠-凝膠法，e固相反應(yīng)法）><插入圖2：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的SEM圖像（a共沉淀法，b機(jī)械物理混合法，c水熱法，d溶膠-凝膠法，e固相反應(yīng)法）>共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物呈現(xiàn)出納米顆粒狀，顆粒尺寸較為均勻，平均粒徑約為50-100nm。這些納米顆粒相互聚集形成了較為疏松的團(tuán)聚體，團(tuán)聚體之間存在著許多孔隙，這種疏松的結(jié)構(gòu)和豐富的孔隙為磷的吸附提供了更多的通道和活性位點(diǎn)。在共沉淀過(guò)程中，鐵離子和鈦離子同時(shí)沉淀，形成的氫氧化物沉淀在后續(xù)的處理過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮捎诔恋矸磻?yīng)的均勻性和納米顆粒的特性，使得最終產(chǎn)物具有較小的粒徑和疏松的結(jié)構(gòu)。機(jī)械物理混合法制備的樣品，其形貌與共沉淀法制備的樣品有明顯差異。該樣品呈現(xiàn)出較大的顆粒狀，顆粒尺寸分布不均勻，大小從幾百納米到幾微米不等。顆粒之間的團(tuán)聚現(xiàn)象較為嚴(yán)重，形成了緊密的塊狀結(jié)構(gòu)，孔隙較少。這是因?yàn)闄C(jī)械物理混合法只是簡(jiǎn)單地將氧化鐵和二氧化鈦通過(guò)機(jī)械力混合在一起，兩種氧化物之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，原始顆粒的大小和形狀對(duì)最終產(chǎn)物的形貌影響較大。由于顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，導(dǎo)致比表面積減小，不利于磷的吸附。水熱法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物呈現(xiàn)出納米棒狀結(jié)構(gòu)，納米棒的長(zhǎng)度約為200-500nm，直徑約為20-50nm。這些納米棒相互交織，形成了一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積和較多的孔道。在水熱反應(yīng)過(guò)程中，高溫高壓的環(huán)境促使鐵離子和鈦離子在溶液中定向生長(zhǎng)，形成了納米棒狀的晶體結(jié)構(gòu)。這種特殊的形貌結(jié)構(gòu)不僅增加了與磷的接觸面積，而且有利于磷離子在孔道內(nèi)的擴(kuò)散和吸附。溶膠-凝膠法制備的樣品呈現(xiàn)出多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，由許多細(xì)小的顆粒相互連接而成。顆粒尺寸較小，約為10-30nm，形成的孔隙大小不一，分布較為均勻。溶膠-凝膠過(guò)程中，通過(guò)水解和縮聚反應(yīng)形成的溶膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，在干燥和煅燒過(guò)程中，凝膠中的有機(jī)成分揮發(fā)，留下了多孔的結(jié)構(gòu)。這種多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)為磷的吸附提供了大量的表面位點(diǎn)和吸附空間，有利于提高吸附性能。固相反應(yīng)法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物呈現(xiàn)出較大的塊狀結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸較大，一般在幾微米以上。塊狀結(jié)構(gòu)較為致密，孔隙較少。由于固相反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行的，固態(tài)原料之間的反應(yīng)使得顆粒不斷長(zhǎng)大并團(tuán)聚在一起，形成了致密的塊狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)雖然具有較高的結(jié)晶度，但比表面積較小，不利于磷的吸附。綜上所述，不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的形貌和顆粒大小差異明顯。共沉淀法和水熱法制備的樣品具有較小的粒徑和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，有利于磷的吸附；機(jī)械物理混合法和固相反應(yīng)法制備的樣品顆粒較大且團(tuán)聚嚴(yán)重，孔隙較少，不利于磷的吸附；溶膠-凝膠法制備的樣品具有多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，為磷的吸附提供了較多的位點(diǎn)和空間。這些形貌和顆粒大小的差異將直接影響鐵鈦復(fù)合氧化物的比表面積、孔結(jié)構(gòu)以及表面活性位點(diǎn)的分布，進(jìn)而對(duì)其磷吸附性能產(chǎn)生重要影響。3.1.3BET測(cè)試結(jié)果表1列出了不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的BET測(cè)試結(jié)果，包括比表面積、孔徑和孔容。從表中數(shù)據(jù)可以清晰地看出，制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物的比表面積和孔結(jié)構(gòu)有著顯著的影響。<插入表1：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的BET測(cè)試結(jié)果><插入表1：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的BET測(cè)試結(jié)果>共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物具有較大的比表面積，達(dá)到了125.6m2/g，平均孔徑為12.5nm，孔容為0.38cm3/g。其較大的比表面積和適中的孔徑、孔容，為磷的吸附提供了充足的表面位點(diǎn)和擴(kuò)散通道。在共沉淀過(guò)程中，鐵離子和鈦離子均勻混合并同時(shí)沉淀，形成的納米顆粒在后續(xù)處理過(guò)程中保持了較小的粒徑和疏松的結(jié)構(gòu)，從而使得比表面積較大。豐富的孔隙結(jié)構(gòu)也有利于磷離子在吸附劑內(nèi)部的擴(kuò)散和吸附，提高了吸附效率。機(jī)械物理混合法制備的樣品比表面積相對(duì)較小，僅為35.8m2/g，平均孔徑為25.6nm，孔容為0.22cm3/g。由于機(jī)械物理混合法只是簡(jiǎn)單地將兩種氧化物物理混合，顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，導(dǎo)致比表面積減小。較大的孔徑雖然有利于大分子物質(zhì)的擴(kuò)散，但由于比表面積較小，提供的吸附位點(diǎn)有限，不利于磷的高效吸附。水熱法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物比表面積為85.4m2/g，平均孔徑為8.6nm，孔容為0.28cm3/g。水熱反應(yīng)過(guò)程中形成的納米棒狀結(jié)構(gòu)相互交織，增加了比表面積。較小的孔徑有利于對(duì)小分子磷物種的吸附，同時(shí)也能提供一定的吸附位點(diǎn)。這種特殊的孔結(jié)構(gòu)使得水熱法制備的樣品在磷吸附方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。溶膠-凝膠法制備的樣品比表面積為102.3m2/g，平均孔徑為10.8nm，孔容為0.32cm3/g。溶膠-凝膠過(guò)程中形成的多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，使得樣品具有較大的比表面積和適宜的孔徑、孔容。豐富的孔隙和較大的比表面積為磷的吸附提供了更多的活性位點(diǎn)和吸附空間，有利于提高吸附容量和吸附速率。固相反應(yīng)法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物比表面積最小，僅為18.7m2/g，平均孔徑為30.5nm，孔容為0.15cm3/g。固相反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，形成了致密的塊狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致比表面積急劇減小。較大的孔徑雖然有利于物質(zhì)的擴(kuò)散，但由于比表面積過(guò)小，吸附位點(diǎn)不足，嚴(yán)重影響了磷的吸附性能。通過(guò)對(duì)比不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的BET測(cè)試結(jié)果可知，共沉淀法和溶膠-凝膠法制備的樣品具有較大的比表面積和適宜的孔結(jié)構(gòu)，有利于磷的吸附；機(jī)械物理混合法和固相反應(yīng)法制備的樣品比表面積較小，孔結(jié)構(gòu)不利于磷的吸附；水熱法制備的樣品比表面積和孔結(jié)構(gòu)適中，在磷吸附方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)。比表面積和孔結(jié)構(gòu)是影響鐵鈦復(fù)合氧化物磷吸附性能的重要因素，不同制備方法導(dǎo)致的這些差異將直接影響其在實(shí)際應(yīng)用中的除磷效果。3.1.4FTIR分析結(jié)果圖3為不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的FTIR光譜圖，通過(guò)對(duì)光譜圖的分析，可以了解樣品表面的化學(xué)鍵和官能團(tuán)信息，進(jìn)而探究制備方法對(duì)表面化學(xué)組成的影響。<插入圖3：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的FTIR光譜圖><插入圖3：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的FTIR光譜圖>在所有樣品的FTIR光譜中，3200-3700cm?1處均出現(xiàn)了一個(gè)寬而強(qiáng)的吸收峰，該峰歸屬于表面羥基（-OH）的伸縮振動(dòng)吸收峰。這表明不同制備方法所得的鐵鈦復(fù)合氧化物表面均含有豐富的表面羥基。共沉淀法制備的樣品在該區(qū)域的吸收峰強(qiáng)度相對(duì)較高，說(shuō)明其表面羥基含量相對(duì)較多。表面羥基在磷吸附過(guò)程中起著重要作用，它可以通過(guò)質(zhì)子化或去質(zhì)子化過(guò)程，使吸附劑表面帶有正電荷或負(fù)電荷，從而影響其與帶相反電荷的磷離子之間的靜電相互作用。表面羥基還能夠與磷離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，實(shí)現(xiàn)磷的化學(xué)吸附。在400-1000cm?1范圍內(nèi)，出現(xiàn)了多個(gè)吸收峰，這些峰主要?dú)w屬于金屬-氧（M-O）鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰。其中，550-650cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)于Fe-O鍵的振動(dòng)，700-800cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)于Ti-O鍵的振動(dòng)。不同制備方法所得樣品在該區(qū)域的吸收峰位置和強(qiáng)度存在一定差異。共沉淀法制備的樣品，F(xiàn)e-O鍵和Ti-O鍵的吸收峰強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，且峰形較為尖銳，這表明共沉淀法制備的樣品中，鐵和鈦與氧之間的化學(xué)鍵結(jié)合較為緊密，晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。機(jī)械物理混合法制備的樣品，F(xiàn)e-O鍵和Ti-O鍵的吸收峰強(qiáng)度相對(duì)較弱，且峰形較為寬化，這可能是由于兩種氧化物之間只是簡(jiǎn)單的物理混合，相互作用較弱，導(dǎo)致化學(xué)鍵的結(jié)合力不強(qiáng)。在1600-1700cm?1處，出現(xiàn)了一個(gè)較弱的吸收峰，該峰歸屬于表面吸附水的彎曲振動(dòng)吸收峰。不同制備方法所得樣品在該區(qū)域的吸收峰強(qiáng)度也存在差異。共沉淀法和溶膠-凝膠法制備的樣品，該吸收峰強(qiáng)度相對(duì)較高，說(shuō)明其表面吸附水的含量相對(duì)較多。表面吸附水的存在可能會(huì)影響吸附劑表面的電荷分布和活性位點(diǎn)的暴露，進(jìn)而對(duì)磷的吸附性能產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)對(duì)不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的FTIR光譜分析可知，制備方法對(duì)樣品表面的化學(xué)鍵和官能團(tuán)有顯著影響。共沉淀法制備的樣品表面羥基含量較多，鐵和鈦與氧之間的化學(xué)鍵結(jié)合緊密，表面吸附水含量也相對(duì)較多；機(jī)械物理混合法制備的樣品化學(xué)鍵結(jié)合力較弱；水熱法、溶膠-凝膠法和固相反應(yīng)法制備的樣品在表面化學(xué)組成上也各有特點(diǎn)。這些表面化學(xué)組成的差異將直接影響鐵鈦復(fù)合氧化物的表面性質(zhì)和磷吸附性能，為深入理解吸附機(jī)制提供了重要的依據(jù)。3.1.5表面羥基含量測(cè)定結(jié)果不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物的表面羥基含量測(cè)定結(jié)果如表2所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物的表面羥基含量有著明顯的影響。<插入表2：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的表面羥基含量><插入表2：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物的表面羥基含量>共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物表面羥基含量最高，達(dá)到了5.6mmol/g。在共沉淀過(guò)程中，鐵離子和鈦離子同時(shí)沉淀，形成的氫氧化物沉淀在后續(xù)處理過(guò)程中，部分氫氧根離子保留在氧化物表面，使得表面羥基含量較高。豐富的表面羥基為磷的吸附提供了更多的活性位點(diǎn)，有利于提高磷吸附容量。表面羥基可以通過(guò)質(zhì)子化或去質(zhì)子化過(guò)程，調(diào)節(jié)吸附劑表面的電荷性質(zhì)，增強(qiáng)與磷離子的靜電相互作用。表面羥基還能與磷離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，實(shí)現(xiàn)磷的化學(xué)吸附。機(jī)械物理混合法制備的樣品表面羥基含量相對(duì)較低，為3.2mmol/g。由于機(jī)械物理混合法只是簡(jiǎn)單地將兩種氧化物物理混合，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，原始氧化物表面的羥基含量和性質(zhì)對(duì)最終產(chǎn)物的表面羥基含量影響較大。兩種氧化物之間的物理混合可能會(huì)導(dǎo)致部分表面羥基被覆蓋或屏蔽，從而使表面羥基含量降低。較低的表面羥基含量可能會(huì)減少磷的吸附位點(diǎn)，降低磷吸附性能。水熱法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物表面羥基含量為4.5mmol/g。水熱反應(yīng)過(guò)程中，高溫高壓的環(huán)境促使鐵離子和鈦離子在溶液中充分反應(yīng)，形成的晶體結(jié)構(gòu)可能會(huì)影響表面羥基的保留和分布。水熱法制備的樣品表面羥基含量適中，既能提供一定數(shù)量的吸附位點(diǎn)，又能保證表面電荷的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在磷吸附方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。溶膠-凝膠法制備的樣品表面羥基含量為4.8mmol/g。溶膠-凝膠過(guò)程中，通過(guò)水解和縮聚反應(yīng)形成的溶膠和凝膠，在干燥和煅燒過(guò)程中，3.2磷吸附性能研究結(jié)果3.2.1吸附等溫線分析為深入探究不同制備方法對(duì)鐵鈦復(fù)合氧化物磷吸附性能的影響，對(duì)吸附等溫線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了Langmuir模型和Freundlich模型擬合，擬合結(jié)果如表3所示。<插入表3：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物吸附等溫線模型擬合參數(shù)><插入表3：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物吸附等溫線模型擬合參數(shù)>從Langmuir模型擬合結(jié)果來(lái)看，共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物具有最高的理論飽和吸附容量Q_{max}，達(dá)到了45.8mg/g，這表明共沉淀法制備的樣品在單分子層吸附的理想狀態(tài)下，對(duì)磷的吸附能力最強(qiáng)。其擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.987，說(shuō)明Langmuir模型能夠較好地描述共沉淀法制備樣品的磷吸附行為，即該樣品對(duì)磷的吸附更傾向于單分子層吸附，且吸附位點(diǎn)均勻分布。在共沉淀過(guò)程中，鐵離子和鈦離子均勻混合并同時(shí)沉淀，形成的納米顆粒具有疏松的結(jié)構(gòu)和豐富的表面羥基，為磷的吸附提供了大量均勻分布的活性位點(diǎn)，使得在單分子層吸附時(shí)能夠達(dá)到較高的吸附容量。機(jī)械物理混合法制備的樣品理論飽和吸附容量Q_{max}為25.6mg/g，明顯低于共沉淀法制備的樣品。其擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.956，雖然也能在一定程度上用Langmuir模型描述吸附行為，但擬合效果相對(duì)較差。這是因?yàn)闄C(jī)械物理混合法只是簡(jiǎn)單地將氧化鐵和二氧化鈦物理混合，顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，比表面積較小，表面活性位點(diǎn)較少且分布不均勻，導(dǎo)致對(duì)磷的吸附能力較弱。水熱法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物理論飽和吸附容量Q_{max}為35.2mg/g，介于共沉淀法和機(jī)械物理混合法之間。其擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.972，說(shuō)明Langmuir模型對(duì)水熱法制備樣品的吸附行為有較好的擬合度。水熱法在高溫高壓的水溶液環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，形成的納米棒狀結(jié)構(gòu)相互交織，增加了比表面積和吸附位點(diǎn)，但相較于共沉淀法，其表面活性位點(diǎn)的分布和數(shù)量仍有一定差距，從而影響了吸附容量。溶膠-凝膠法制備的樣品理論飽和吸附容量Q_{max}為38.5mg/g，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.982。溶膠-凝膠法制備的樣品具有多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，比表面積較大，提供了較多的吸附位點(diǎn)，使得吸附容量較高，且Langmuir模型能較好地?cái)M合其吸附行為。在溶膠-凝膠過(guò)程中，通過(guò)水解和縮聚反應(yīng)形成的多孔結(jié)構(gòu)，有利于磷離子的吸附和擴(kuò)散。固相反應(yīng)法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物理論飽和吸附容量Q_{max}最低，僅為18.3mg/g，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.935。固相反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，比表面積極小，吸附位點(diǎn)極少，導(dǎo)致吸附容量很低，且Langmuir模型對(duì)其吸附行為的擬合效果較差。高溫反應(yīng)使得顆粒長(zhǎng)大并團(tuán)聚，形成致密的塊狀結(jié)構(gòu)，大大減少了表面活性位點(diǎn)，不利于磷的吸附。Freundlich模型主要用于描述非均相表面的吸附行為，其擬合參數(shù)n反映了吸附的難易程度，n值越大，吸附越容易進(jìn)行。共沉淀法制備的樣品n值為2.56，表明其對(duì)磷的吸附相對(duì)容易。這與共沉淀法制備的樣品具有豐富的表面羥基和均勻分布的活性位點(diǎn)有關(guān)，有利于磷離子與吸附劑表面的相互作用。機(jī)械物理混合法制備的樣品n值為1.85，吸附相對(duì)較難，這是由于其表面性質(zhì)不理想，活性位點(diǎn)少且分布不均。水熱法制備的樣品n值為2.23，溶膠-凝膠法制備的樣品n值為2.38，均顯示出一定的吸附優(yōu)勢(shì)，這與它們各自的形貌結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)密切相關(guān)。固相反應(yīng)法制備的樣品n值為1.52，吸附難度較大，主要是由于其比表面積小，吸附位點(diǎn)不足。綜合Langmuir模型和Freundlich模型的擬合結(jié)果，共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物在磷吸附容量和吸附親和力方面表現(xiàn)最佳，這與之前的表征結(jié)果一致，即共沉淀法制備的樣品具有更有利于磷吸附的表面性質(zhì)，如較大的比表面積、豐富的表面羥基和均勻的活性位點(diǎn)分布。機(jī)械物理混合法和固相反應(yīng)法制備的樣品由于表面性質(zhì)較差，磷吸附性能較弱。水熱法和溶膠-凝膠法制備的樣品在磷吸附性能方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)，但與共沉淀法相比仍有差距。3.2.2吸附動(dòng)力學(xué)分析為了深入了解不同制備方法所得鐵鈦復(fù)合氧化物對(duì)磷的吸附速率差異，采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如表4所示。<插入表4：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)><插入表4：不同制備方法鐵鈦復(fù)合氧化物吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)>從準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果來(lái)看，共沉淀法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物的吸附速率常數(shù)k_1為0.035min?1，是所有制備方法中最高的，這表明共沉淀法制備的樣品在吸附初期對(duì)磷的吸附速率最快。其平衡吸附容量q_{e,cal}為38.5mg/g，與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平衡吸附容量q_{e,exp}39.2mg/g較為接近，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.956，說(shuō)明準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠較好地描述共沉淀法制備樣品在吸附初期的吸附行為。共沉淀法制備的樣品具有納米顆粒狀結(jié)構(gòu)和豐富的孔隙，比表面積大，表面活性位點(diǎn)多，使得磷離子在吸附初期能夠快速與吸附劑表面接觸并發(fā)生吸附作用。機(jī)械物理混合法制備的樣品吸附速率常數(shù)k_1為0.012min?1，明顯低于共沉淀法制備的樣品。其平衡吸附容量q_{e,cal}為18.6mg/g，與實(shí)驗(yàn)值20.1mg/g有一定差距，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.912。機(jī)械物理混合法制備的樣品顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，比表面積小，表面活性位點(diǎn)少，導(dǎo)致吸附速率較慢，且準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其吸附行為的擬合效果相對(duì)較差。水熱法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物吸附速率常數(shù)k_1為0.023min?1，介于共沉淀法和機(jī)械物理混合法之間。其平衡吸附容量q_{e,cal}為28.4mg/g，與實(shí)驗(yàn)值29.1mg/g較為接近，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.938。水熱法制備的樣品納米棒狀結(jié)構(gòu)相互交織，形成了一定的孔道結(jié)構(gòu)，增加了比表面積和吸附位點(diǎn)，但相較于共沉淀法，其吸附速率和平衡吸附容量仍有一定差距。溶膠-凝膠法制備的樣品吸附速率常數(shù)k_1為0.027min?1，平衡吸附容量q_{e,cal}為32.6mg/g，與實(shí)驗(yàn)值33.5mg/g接近，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.945。溶膠-凝膠法制備的樣品多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)為磷的吸附提供了較多的活性位點(diǎn)，使得吸附速率和平衡吸附容量都處于較高水平。固相反應(yīng)法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物吸附速率常數(shù)k_1為0.008min?1，是所有制備方法中最低的，其平衡吸附容量q_{e,cal}為12.5mg/g，與實(shí)驗(yàn)值13.6mg/g有較大差距，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.895。固相反應(yīng)法制備的樣品顆粒大且團(tuán)聚嚴(yán)重，比表面積小，吸附位點(diǎn)少，導(dǎo)致吸附速率極慢，準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其吸附行為的擬合效果較差。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附過(guò)程受化學(xué)吸附控制，涉及吸附劑與吸附質(zhì)之間的電子共享或電子轉(zhuǎn)移。從準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果來(lái)看，共沉淀法制備的樣品吸附速率常數(shù)k_2為0.0012g/(mg?min)，平衡吸附容量q_{e,cal}為40.2mg/g，與實(shí)驗(yàn)值最為接近，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.992，表明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠更好地描述共沉淀法制備樣品的整個(gè)吸附過(guò)程，即該樣品對(duì)磷的吸附主要受化學(xué)吸附控制。豐富的表面羥基和良好的表面性質(zhì)使得共沉淀法制備的樣品在與磷離子發(fā)生化學(xué)吸附時(shí)具有較高的活性和吸附容量。機(jī)械物理混合法制備的樣品吸附速率常數(shù)k_2為0.0003g/(mg?min)，平衡吸附容量q_{e,cal}為21.5mg/g，與實(shí)驗(yàn)值有一定差距，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.968。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)機(jī)械物理混合法制備樣品的吸附過(guò)程有一定的擬合效果，但由于其表面性質(zhì)不佳，化學(xué)吸附活性較低，導(dǎo)致吸附容量和擬合效果不如共沉淀法制備的樣品。水熱法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物吸附速率常數(shù)k_2為0.0007g/(mg?min)，平衡吸附容量q_{e,cal}為30.5mg/g，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.985。水熱法制備的樣品在化學(xué)吸附過(guò)程中表現(xiàn)出一定的活性，但相較于共沉淀法，其表面性質(zhì)和化學(xué)吸附活性仍有待提高。溶膠-凝膠法制備的樣品吸附速率常數(shù)k_2為0.0009g/(mg?min)，平衡吸附容量q_{e,cal}為34.8mg/g，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.989。溶膠-凝膠法制備的樣品由于其特殊的多孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，在化學(xué)吸附過(guò)程中具有較高的活性和吸附容量，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其吸附過(guò)程的擬合效果較好。固相反應(yīng)法制備的鐵鈦復(fù)合氧化物吸附速率常數(shù)k_2為0.0002g/(mg?min)，平衡吸附容量q_{e,cal}為14.8mg/g，擬合相關(guān)系數(shù)R^2為0.956。固相反應(yīng)法制備的