TiO2@酵母微球吸附废水中的荧光增白剂-VBL 及再生研究

吴　菲,郑　佩,秦　昉,白　波,王洪伦,索有瑞（.长安大学环境科学与工程学院,陕西 西安70054；.中国科学院西北高原生物研究所,青海 西宁 8000）

TiO2@酵母微球吸附废水中的荧光增白剂-VBL 及再生研究

吴菲1,郑佩1,秦昉1,白波2*,王洪伦2,索有瑞2（1.长安大学环境科学与工程学院,陕西 西安710054；2.中国科学院西北高原生物研究所,青海 西宁 810001）

采用静电自组装的方法制备出具有草莓结构的 TiO2@酵母微球作为吸附材料,对阴离子型荧光增白剂-VBL（FWA-VBL）废水进行吸附研究,考察了溶液pH、溶液初始浓度和TiO2@酵母投加量对吸附效果的影响.结果表明,酸性条件有利于TiO2@酵母微球对FWA-VBL的吸附,平衡吸附量随着溶液初始浓度的增加而增加,随着 TiO2@酵母微球投加量的增加而减小.TiO2@酵母对 FWA-VBL的吸附行为更加符合Langmuir等温模型,在温度为323.15K下最大吸附量为167.50mg/g； 吸附动力学符合二级动力学方程； 热力学参数表明吸附过程是自发的吸热过程.归因于光催化-吸附耦合效应,TiO2@酵母微球展现出了良好的原位再生能力.H2O2的添加有助于提高TiO2@酵母微球的再生性能.

吸附；荧光增白剂-VBL；等温模型；动力学；热力学；原位再生

荧光增白剂（FWA）是轻工、印染、纺织品生产所必需的功能性助剂,被广泛应用于造纸、纺织、洗涤、塑料等行业.我国是荧光增白剂的生产大国.据统计,2008年我国荧光增白剂的生产量已达到 14万 t,占当年染料产量 67.8万 t 的20.6%［1］.荧光增白剂属典型的芳香族杂化合物,具有结构复杂,稳定性高,可生化性差等特点［2］.在大量生产和使用的过程中,残留在污水、河流和土壤中的荧光增白剂会影响微生物、鱼、动物的生长,并威胁人类饮用水安全,因而有效处理含荧光增白剂的废水已成为亟待解决的环境问题.

吸附法以成本低、效率高等优点被认为是处理染料废水的有效方法之一.吸附法的关键在于吸附剂的选择.传统的吸附剂存在吸附效率低、价格昂贵等缺点,因此寻找价格低廉、吸附效率高的新型吸附材料具有重要意义［3］.研究表明,废弃酵母是一种具有价廉、易得、环境友好等特点的优良吸附剂.其不仅可用来吸附处理含重金属离子的废水,而且对染料废水的处理也具有良好的效果［4-6］.但吸附饱和后的酵母也存在再生困难、易二次污染的问题.最新研究表明,以酵母为主体核,纳米 TiO2为客体粒子,获得的草莓型结构 TiO2@酵母微球可使得酵母的生物吸附功能和纳米TiO2光催化降解有机物功能在微纳米尺度上得到充分整合.即TiO2@酵母微球不仅较好保留了酵母细胞壁的天然吸附能力,还同时使得其借助TiO2光催化剂具备了原位再生功能,解决了二次污染的问题［7］.

据此,本文以阴离子型荧光增白剂 FWAVBL为典型代表,探讨了TiO2@酵母微球对阴离子染料的吸附特性.考察了溶液 pH值、FWAVBL初始浓度、TiO2@酵母微球投加量对吸附效果的影响.分析了吸附等温模型、吸附动力学和热力学,评价了 TiO2@酵母微球的再生循环利用.研究结果丰富了 TiO2光催化-生物吸附协同效应理论,为TiO2@酵母微球处理荧光增白剂废水及对含阴离子染料废水的工业化实践提供了参考.

1　实验部分

1.1仪器和材料

主要仪器： pH 酸度计,上海精密仪器厂；101-1AB恒温干燥箱,天津泰斯特仪器有限公司；TDL-60B-W 台式高速离心机,湖南星科仪器有限公司；752N紫外可见分光光度计,上海精密科学仪器有限公司；多功能磁力搅拌器,杭州仪表电机厂.

材料：酵母,河北安琪酵母股份有限公司；TiO2（P25）,德国德固赛公司；硫酸（H2SO4）,氢氧化钠（NaOH）,西安化学试剂厂；无水乙醇,安徽安特生物化学有限公司；实验用水为蒸馏水.FWAVBL（CAS RN：12224-16-7；最大吸收波长λ= 349nm；分子式：C36H34O8N12S2Na2）,陕西省石油化学工业研究设计院.化学结构式如下所示：

1.2TiO2@酵母微球的制备和表征

称取 1.00g的干酵母,分别用蒸馏水和无水乙醇分别清洗3次,离心,将所得酵母细胞沉淀分散于 320mL蒸馏水中,缓慢滴加 H2SO4（0.50mol/L）调节悬浮液pH值为2～3.称取0.16g TiO2粉末将其分散在 320mL蒸馏水中,并滴加NaOH（1.00mol/L）调节悬浮液pH值为9～10.将所得的两种悬浮液磁力搅拌30min后,分别离心分离并将沉淀物混合置于320mL蒸馏水中搅拌1h,使二者充分接触,停止搅拌后静置 3h,倒掉上清液,将沉淀物高速离心分离.分离所得固体样于80℃下恒温干燥以后,并在室温下使其冷却,即可得到所需的 TiO2@酵母微球［8］.FE-SEM,Hitachi S-4800冷场发射扫描电镜表征形貌.利用美国Zeta-APS型电位分析仪分别测定TiO2、酵母和TiO2@酵母的表面等电点值.

1.3静态吸附实验

精确称取干燥的FWA-VBL染料1.00g,用蒸馏水配成 1.00g/L的储备液,使用时按比例精准稀释至所需浓度.取 200mL一定质量浓度的FWA-VBL溶液于烧杯中,加入准确称量的TiO2@酵母微球,磁力搅拌并在相同间隔时间内吸取相同量的溶液于 3500r/min下离心 10min,取上清液于349nm处测量其吸光度值,做三组平行试验,取试验数据的平均值进行分析,由标准曲线算出FWA-VBL浓度的变化,求出不同时刻的吸附量及最大吸附量.

式中：qe为 TiO2@酵母微球的平衡吸附量,mg/g；c0和ce分别为FWA-VBL溶液的初始浓度和平衡浓度,mg/L； V为溶液体积,L； m为TiO2@酵母微球的质量,g.

1.4等温吸附实验

准确称取一定质量的 TiO2@酵母于 250mL的烧杯中,分别加入200mL一系列浓度（20, 35, 50, 65, 80mg/L）的FWA-VBL溶液,调节溶液pH值到4,分别在3种温度（283.15, 298.15, 323.15K）下磁力搅拌达到平衡后,测定溶液 FWA-VBL浓度.

1.5TiO2@酵母微球的再生利用

将0.100g TiO2@酵母微球在pH值为4,浓度为50mg/L的200mLFWA-VBL废水中吸附饱和后离心烘干进行再生实验.第一种方法是直接开启紫外灯,即将吸附饱和后的 TiO2@酵母微球置于50mL蒸馏水中,开启UV紫外灯照射1h,并缓慢搅拌,然后将 TiO2@酵母离心烘干后在相同条件下重复使用5次,并计算出每次TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附率.第二种方法是将吸附饱和的TiO2@酵母烘干置于50mLH2O2浓度为5%的水溶液中,开启紫外灯照射30min,并缓慢搅拌,然后将 TiO2@酵母离心烘干后在相同条件下重复使用 5次,同样算出每次 TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附率.

2　结果与讨论

2.1FE-SEM表征

由图 1a可以看出,酵母微球呈椭球状,表面光滑,无明显褶皱,大小均一,粒径长为2.3±0.5μm；宽为1.8±0.3μm.图1b为酵母和纳米TiO2静电自组装后TiO2@酵母微球的FE-SEM图.与图1a对比可知,TiO2@酵母微球具有良好的分散性,比酵母的分散性有了明显改善.同时,TiO2@酵母微球保持了酵母原本的椭球状.由图 1c可以看出,TiO2@酵母微球的表面粗糙,粒径相比酵母的粒径略有增大,长为（2.6±0.5）μm；宽为 2.0±0.3μm.由图1d可看出,酵母表面均匀的分散着TiO2颗粒,从而形成了类似于草莓结构的 TiO2@酵母复合微球,这也是TiO2@酵母微球粒径增大的原因.

2.2Zeta电位的测定

图2为酵母,TiO2和TiO2@酵母分别在不同pH值下的Zeta电位.从图2可以看出,酵母、TiO2和 TiO2@酵母的表面Zeta电势均随着溶液 pH值的增加而减小,这是由材料表面官能的质子化导致的.酵母的等电点（pHzpc）大约为 3.0,纳米P25-TiO2的pHzpc在6.3附近,这与文献所报道的基本相一致［9-10］.而经过静电自组装后所形成的TiO2@酵母微球的pHzpc在4.0左右,处于酵母和 TiO2的 pHzpc之间,并且远小于 TiO2的pHzpc,这也可以间接的推断出 TiO2成功地负载到了酵母菌表面.

图1　不同放大倍数（a）酵母 （b）, （c）, （d） TiO2@酵母的FE-SEM图Fig. 1　FE-SEM micrograph of （a） yeast （b）, （c）, （d）TiO2@yeast under different magnifications

图2　酵母、TiO2和TiO2@酵母的Zeta电位Fig.2　Zeta potentials of yeast, TiO2and TiO2@yeast

2.3吸附的影响因素

2.3.1溶液pH值对吸附的影响,溶液pH值是影响吸附效果的重要因素之一.本实验在FWA-VB初始浓度为50mg/L,TiO2@酵母投加量为0.5g/L的条件下,考察pH值分别为2, 4, 6, 11时对吸附的影响,结果如图3所示.由图3可知,当溶液pH值从 2增加到 11时,TiO2@酵母微球对 FWAVBL的平衡吸附量明显地从 99.7减少到15.5mg/g.可见,TiO2@酵母微球对FWA-VBL的吸附行为在酸性条件可以有效地进行,而碱性条件对该种吸附行为是不利的,这可能是由TiO2和酵母各自不同的 pHzpc所致.当溶液 pH＜3.0 时,TiO2和酵母表面均带正电,与在溶液中呈负电性的阴离子型FWA-VBL分子正负电荷相吸,吸附作用增强；当溶液 3.0＜pH＜6.3时,TiO2表面带正电,而酵母表面带负电,且随着溶液pH值的增大酵母表面负电性越来越强,所以吸附能力越来越弱；当pH＞6.3时,TiO2和酵母表面均带负电,与FWA-VBL分子相互排斥,从而导致其吸附能力极弱.

图3　溶液pH对TiO2@酵母吸附FWA-VBL的影响Fig.3　Effects of solution pH on adsorption capacity of FWA-VBL onto TiO2@yeast

2.3.2溶液初始浓度和 TiO2@酵母投加量对吸附的影响在溶液pH值为4,TiO2@酵母投加量为0.5 g/L的条件下,分别测得不同浓度下TiO2@酵母微球达到吸附平衡时溶液的吸光度值,计算出TiO2@酵母微球的平衡吸附量qe.由图4可知, 当 FWA-VBL溶液浓度从 20mg/L增加到110mg/L时,TiO2@酵母微球的平衡吸附量qe则由39.9mg/g增加到了148.7mg/g,这是因为FWAVBL初始浓度的增加提供了必要的驱动力来克服FWA-VBL分子从水溶液到TiO2@酵母表面的传质阻力,浓度越大驱动力越大.当浓度增加到一定值时,TiO2@酵母微球的平衡吸附量也逐渐趋于稳定,这是由于一定量的 TiO2@酵母微球的吸附位点是有限的,当有限的吸附位点达到饱和时,平衡吸附量也就趋于平衡.

图4　FWA-VBL溶液初始浓度和TiO2@酵母投加量对吸附的影响Fig.4　Effects of the initial concentration of FWA-VBL and the amounts of TiO2@yeast on adsorption

图4还给出了在溶液的pH值为4,浓度为50mg/L时,不同TiO2@酵母投加量的吸附效果图.可以看出,随着吸附剂投加量的增加,TiO2@酵母的平衡吸附量却越来越小,这是因为增加 TiO2@酵母的量就加大了参与吸附过程的 TiO2@酵母外表面积,从而使 TiO2@酵母的吸附位点与FWA-VBL分子间存在较大的浓度梯度［11］；另一个原因可能是粒子间的相互作用,TiO2@酵母微球浓度太高导致颗粒间的聚合,这将导致分子扩散路径长度的增加从而减小了平衡吸附量.

2.4吸附等温线

利用吸附等温模型Langmuir［12］、Freundlich［13］和 Dubinin-Radushkevich（D-R）［14］对反应温度分别为323.15, 298.15, 283.15K时的吸附数据进行拟合,结果如图5和表1所示.

Langmuir模型：

Freundlich模型：

图5　不同温度下FWA-VBL在TiO2@酵母上的吸附等温线（a） Langmiur （b） Freundlich （c） D-RFig.5　Isotherms of FWA-VBL on TiO2@yeast with different temperatures（a） Langmiur （b） Freundlich （c） D-R

D-R模型：

式中：ce为吸附平衡时 FWA-VBL的浓度,mg/L；qe为平衡吸附量,mg/g； qm为吸附剂的最大吸附量,mg/g； b为Langmuir常数,L/mg； KF为吸附剂的吸附能力常数； 1/n为非均匀性因素,可表示吸附剂与吸附质之间的亲和力关系,通常认为 n＞1时为优惠吸附； kDR为吸附常数,kJ2/mol2； ε为吸附势,可由方程ε=R·T·ln（1+1/ce）计算；R为气体常数,8.314J/（mol·K） ； T为温度,K.

表1　TiO2@酵母吸附FWA-VBL等温方程参数Table 1　Isotherm equation parameters for FWA-VBLadsorption ontoTiO2@yeast

由表 1中的数据可以看出,TiO2@酵母对FWA-VBL的最大吸附量随着温度的升高越来越大,说明提高温度有利于吸附反应的进行,这可能是因为温度升高能提高分子的扩散速率及反应活性,进而提高了FWA-VBL分子在吸附剂中的传质速率.另外,不同温度下 TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附数据均符合 Langmuir和Freundlich吸附等温方程,但相比而言 Langmuir模型的拟合精度更高（R2＞0.98）.由Langmuir方程参数可以计算出不同浓度下的吸附分离因子RL,RL的可由下式得出：

式中：c0为溶液的初始浓度,mg/L.RL的结果如图6所示.

图6　TiO2@酵母吸附FWA-VBL过程的吸附分离因子RLFig.6　Separation factor RLfor FWA-VBL onto TiO2@yeast

由图 6中可看出,RL的值均处于 0～1之间,表明吸附性能良好.随着温度升高和溶液初始浓度的增加,RL呈下降趋势,说明升高温度和吸附质浓度会使TiO2@酵母与FWA-VBL分子之间的结合力变强,意味着化学吸附占优势.

对于Freundlich模型,吸附常数KF反映吸附能力的强弱,参数n反映吸附质吸附位点能量分布特征.KF值越大,表明吸附能力越强； n值越大,表明吸附强度越大.由表1可知,KF值随着吸附温度的升高而增大,说明升高温度有利于 TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附,该吸附反应可能是吸热反应.不同温度下,1/n的值均0～1之间,说明该吸附过程为优惠吸附.

对于D-R模型,不同温度下的qm与Langmuir模型计算的qm相差较大,拟合相关系数R2相对较小,说明 D-R模型相比于 Langmuir和Freundlich模型不适合描述 TiO2@酵母对FWA-VBL的等温吸附过程,但可通过该模型的等温参数 kDR计算出吸附过程的平均吸附能 E, kJ/mol,该值可判定吸附反应的机理.表达式如下：

通过计算可知,温度为 323.15, 298.15, 283.15K的条件下对应的E值分别为2.74, 2.29, 1.86kJ/mol,均小于 8kJ/mol.有相关文献报道,当E＜8kJ/mol时吸附过程为物理吸附,所以可判定TiO2@酵母对 FWA-VBL的吸附主要为物理吸附且为单分子层吸附.

2.4吸附动力学

分别在200mL不同浓度下的FWA-VBL的溶液中,调节pH值为4,投加0.1g的TiO2@酵母微球,将所得的吸附数据分别用准一级动力学模型和准二级动力学模型进行线性回归,结果见图7,根据吸附动力学方程所求出的动力学参数见表2.

图7　（a） 一级方程的线性拟合 （b） 准二级方程的线性拟合Fig.7　（a） pseudo-first-order and （b） pseudo-secondorder kinetics c0=20, 50, 80mg/L；投加量=0.5g/L； pH= 4；T =288.15K

一级动力学［15］：

二级动力学［16］：

式中：qe和 qt分别表示单位吸附剂的平衡吸附量以及在t时间内的单位吸附量,mg/g； k1为一级吸附速率常数,min-1； k2为二级吸附速率常数,g/（mg·min）；H=k2·qe2,H为初始吸附速率常数, mg/（g·min）.

表2　一级动力学和二级动力学参数Table 2　Kinetic constants of First-order kinetic and Pseudo-second-order kinetic models

由图 7可明显地看出,不同条件下的实验数据点与二级动力学模型的相关性均优于一级动力学模型.由表 2可知,一级动力学和二级动力学方程描述的吸附动力学数据的相关系数 R2分别为0.90～0.97和0.99,达到了显著水平,但准一级动力学的R2都偏小,且一级动力学拟合后所得的平衡吸附量qe,c与实验值qe,e差别较大,所以二级动力学能更好的描述该吸附反应的吸附动力学过程.同时,随着FWA-VBL初始浓度的升高,二级动力学平衡吸附速率常数 k2和初始吸附速率常数H 均逐渐减小,这也与文献中报道是一致的［17］.

由于一级动力学和二级动力学不适用于解释扩散机理,吸附过程中的扩散现象可用颗粒内扩散模型进行解释,方程如下［18］：

式中：ki为颗粒内扩散速率常数,mg/（g·min1/2）；c为边界层厚度.

采用颗粒内扩散模型对不同质量浓度的下的FWA-VBL的吸附动力学曲线进行拟合,拟合结果如图8和表3所示.由图8可看出,颗粒内扩散的数据点可以分为两个区段,分别对应颗粒外扩散和颗粒内扩散.染料分子到达 TiO2@酵母微球外表面时,迅速占据其表面吸附位,即形成了第一区段的颗粒外扩散；随着时间的推移和吸附位点的减少,染料分子逐渐有沿着 TiO2@酵母微球的孔道逐渐向深入扩散,即形成第二区段的颗粒内扩散.前后两个区段的点均呈良好的线性关系,说明颗粒内扩散过程为该吸附反应的速率控制步骤,且包括2个连续的的控制阶段.但拟合曲线均不过原点,说明颗粒内扩散过程并不是唯一的速率控制步骤,吸附机制有可能包括表面和颗粒内两种扩散模式,整个吸附过程是由多种动力学机理共同作用的结果.由表3可见,同一条件下ki,1远大于ki,2,说明TiO2@酵母吸附FWA-VBL可能由中孔扩散速度控制.同时,ki,1和 ki,2均随着溶液浓度的增加而增加,意味着TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附在中孔和微孔得到了强化,这可能是因为较高的溶液浓度为FWA-VBL分子提供了较大的驱动力来克服溶质从液相到固相的传质阻力.

图8　颗粒内扩散拟合Fig.8　Intraparticle diffusion plots for adsorption of FWAVBL onto TiO2@yeast at different initial FWA-VBL concentrations

表3　颗粒内扩散动力学拟合结果Table 3　Regression results for intraparticle diffusion model

2.5吸附热力学

吉布斯自由能变（ΔG,kJ/mol）、焓变（ΔH, kJ/mol）、熵变［ΔS,kJ/（mol·K）］等热力学参数在吸附剂实际应用中具有指示性作用［19］.采用热力学公式（10）和（11）］计算得到TiO2@酵母吸附FWAVBL的热力学参数,结果见表4.

式中：KD为吸附平衡常数；温度 T,K； R=8.314J/ （mol·K）.

由表4可以看出,自由能变ΔG＜0且在-20～0kJ/mol,说明该吸附过程是一个自发的物理吸附过程；随着温度的升高,ΔG逐渐变小,即反应程度减小,说明升高温度有利于吸附反应的进行.吸附焓变 ΔH＞0,说明该吸附过程属于吸热过程,这与吸附等温模型得出的结论是一致的；同时,ΔH很小,表明升高温度对吸附过程的影响不明显,同时也表明吸附质与吸附剂之间不存在强作用力,即吸附作用主要是物理吸附,这与D-R模型得出的结论也是一致的.吸附嫡变 ΔS＞0,说明 TiO2@酵母微球对 FWA-VBL分子具有亲和力；同时|ΔH|＜|T·ΔS|,表明 TiO2@酵母微球对 FWA-VBL分子的吸附主要是嫡驱动的过程.

表4　热力学方程参数Table 4　Thermodynamic equation parameters

2.6TiO2@酵母的再生利用

TiO2@酵母微球特殊的草莓型结构决定了其具有良好的再生性能.为了提高 TiO2@酵母微球的利用率,将吸附饱和后的 TiO2@酵母微球分别在直接开启UV灯和在UV+ H2O2的条件下进行再生实验,结果如图9所示.

由图 9可知,TiO2@酵母微球在两种不同的再生方法下重复利用5次后,仍具有较好的吸附效率.这是因为酵母表面的TiO2受到紫外灯的照射后,TiO2中处于价带的电子被激发跃迁到带上形成强还原性的导带电子（e-）.同时在价带上产生一个强氧化性的价带空穴（h+）.电子和空穴或直接和吸附在TiO2表面的染料分子反应,或与水分子和溶解氧发生一系列反应,生成强氧化性的·OH［20］.染料分子有机物质会在·OH的作用下生成CO2和H2O等小分子物质,从而酵母表面重新获得吸附位点.其过程如下：

图9　两种方法对TiO2@酵母复合微球的循环利用Fig.9　Recycle use of TiO2@yeast compositemicrospheres in two ways

图10　不同时间下的 UV-vis图谱Fig.10　UV-vis spectral changes with reaction time

由图 9还可看出,在相同再生次数下,用UV+H2O2再生后的TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附率明显高于UV的方法,这是因为H2O2不仅自身是强氧化剂,同时也经常被用于光催化辅助试剂.在光催化反应过程中,H2O2可以捕获光生电子,减少光生电子和空穴的复合,有效提高光催化性能,从而提高了 TiO2@酵母微球的再生性能［21］.图10为不同时间段下FWA-VBL在5%H2O2中的UV-vis图谱,可以看出,FWA-VBL分子最大吸收波随着时间变化很快趋于消失,也就是说,FWAVBL分子主结构很可能已遭到破坏,这也进一步解释了TiO2@酵母微球可以再生利用的原因.

3　结论

3.1通过静电自组装制得的草莓型结构TiO2@酵母微球对FWA-VBL具有良好的吸附性能,吸附效果受溶液 pH影响较大,酸性条件有利于吸附进行；TiO2@酵母微球的平衡吸附量随着溶液初始浓度的增加而增加；当 TiO2@酵母微球投加量增大时,平衡吸附量却反而减小.

3.2TiO2@酵母微球对FWA-VBL的吸附过程可用Langmuir和Freundlich等温模型来描述,而实验数据拟合结果表明吸附过程更加符合Langmuir模型,说明该吸附反应是单分子层吸附,在温度为323.15K下最大吸附量为167.50mg/g；吸附反应动力学拟合结果表明 TiO2@酵母微球更加符合二级吸附动力学模型；吸附热力学中的参数ΔG为负值,ΔH为正值,说明该吸附过程是自发的吸热过程.

3.3TiO2@酵母微球特殊的草莓型结构使其具有良好的再生性能,附着在酵母表面的TiO2通过紫外光照射可使吸附到酵母上的染料分子降解掉；同时,H2O2可以作为一种氧化助剂,使得 TiO2的光催化效果更好,从而提高 TiO2@酵母微球的再生效果和重复利用率.

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Adsorption of fluorescent whitening agent-VBL in the waste water by TiO2@yeast microspheres and regeneration research.

WU Fei1, ZHENG Pei1, QIN Fang1, BAI Bo2*, WANG Hong-lun2, SUO You-rui2（1.College of Environmental Science and Engineering, Chang'an University, Xi'an 710054, China；2.Northwest Plateau Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Xining 810001, China）.

China Environmental Science, 2015,35（8）：2342～2350

TiO2@yeast microspheres with a unique raspberry-like structure were prepared through electrostaticinteraction-driven self-assembly heterocoagulation. The obtained TiO2@yeast microspheres were subsequently used as adsorbents for removal of anionic fluorescent whitening agent-VBL （FWA-VBL） from aqueous solutions. The adsorption characteristics were determined by investigating factors such as pH, initial concentration and adsorbent dose, respectively. The adsorption equilibrium data were best represented by the Langmuir isotherm model, and the maximum adsorption capacity of the sorbent was 167.50mg/g at the temperature of 323.15K. The adsorption kinetic was found to follow the pseudo-second-order kinetic model. Thermodynamic parameters indicated that the adsorption was a spontaneous and endothermic process. Due to the coupling effects of photo-catalytic function and adsorption, TiO2@yeast microspheres show desired in-situ regeneration. Additionally, adding H2O2could improve the regeneration performance of TiO2@yeast microspheres.

adsorption；fluorescent whitening agent-VBL；isotherm；kinetics；thermodynamic；in-situ regeneration

X703.5

A

1000-6923（2015）08-2342-09

2014-12-20

国家自然科学基金项目（21176031）；中央高校基本科研业务费专项（2013G2291015）；大学生创新创业训练计划项目（201410710059）

* 责任作者, 教授, baibochina@163.com

吴菲（1990-）,女,陕西富平人,长安大学硕士研究生,主要从事纳米催化及污染物治理.