高砷地下水污染是影响公共健康的主要环境问题，长期接触高砷地下水增加 皮肤癌、肺癌、肝癌、肾癌和膀胱癌的风险。针对农村或偏远地区家庭高砷地下 水的实用处理技术相对较少。一方面，农村的砷污染分布相对分散，处理水量小； 另一方面，集中式处理成本较高，且缺乏运维人员，设备运行维护困难。吸附法 是一种简单易行、广泛用于实际地下水砷处理的技术。制备高效安全且成本较低 的吸附剂可有效解决农村家庭地下水砷污染问题。

      本论文以廉价易得的硫酸氧钛和生物可降解的壳聚糖为原料，通过溶胶-凝 胶法制备了一种壳聚糖载钛材料（CS-Ti）。通过批实验验证，载钛壳聚糖在 3-11 的 pH 范围内对 As(V)具有良好的吸附性能和稳定性。CS-Ti 吸附等温线符合 Langmuir 模型，在 pH 值为 8 时得到 As(V)最大吸附容量为 10 mg/g；动力学实 验数据对拟二级动力学模型有更好的拟合效果，说明吸附过程为受化学吸附控制 的多层吸附。共存离子竞争吸附实验结果表明，阳离子 Ca2+、Mg2+对 As(V)的吸 附无明显作用；阴离子 H2PO4 -对载钛壳聚糖吸附 As(V)抑制作用最强，表明对 As(V)有很强的竞争吸附作用；SiO3 2-有一定的抑制作用，HCO3 -和 SO4 2-基本无影 响。载钛壳聚糖材料在 4 次反洗中均能保持平均 76.8%的吸附效率，说明载钛壳 聚糖材料具有一定的可循环性。以钛离子泄漏浓度和浸泡试验考察载钛壳聚糖材 料的安全性，结果表明，CS-Ti 复合材料是一种绿色安全且具有环境应用前景的 As(V)吸附剂。

      其次，对吸附前后的壳聚糖载钛材料进行光谱学表征，探讨砷在载钛壳聚糖 吸附材料的界面吸附机制。X 射线粉末衍射（XRD）结果表明，载钛壳聚糖材料 为无定形的 TiOx，原位流动红外（In-situ FTIR spectra）和 X 射线光电子能谱 （XPS）结果表明，无定形 TiOx 通过与壳聚糖上的羟基和氨基结合固定在壳聚 糖上，同时形成水合钛氧化物，为 As(V)提供大量的吸附位点。

     最后，为了验证载钛壳聚糖材料对实际地下水中 As(V)的吸附效果，进行实 际地下水快速小型滤柱实验（RSSCT）。在柱吸附研究中，小柱出水 As(Ⅴ)浓度在 126 BV 穿透 10 μg/L，在 1,370 BV 时达到平衡。小柱穿透时的过滤体积较小， 一方面由于小柱的空床停留时间较短，而 As(Ⅴ)在载钛壳聚糖中的扩散阻力较大； 另一方面由于实际地下水中杂质较多，一些小的颗粒物堵塞材料表面的孔隙，导 致传质困难。基于 Thomas 和 Adams Bohart 模型预测突破曲线，Thomas 模型拟 合的相关系数为 0.965，拟合得到的吸附量为 162.28 mg/g。Adams-Bohart 模型描 述实验条件下初始条件的突破曲线，相关系数（R 2）为 0.98，拟合得到的动态吸 附量为 44.5 mg/g，表明材料在实际条件下具有很好的吸附性能。