本文關(guān)鍵詞：氧化石墨烯對重金屬和抗生素的吸附及運移影響研究

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【摘要】：近年,隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展,水體重金屬污染對人類造成的危害越來越突出,與此同時關(guān)于水環(huán)境抗生素檢出超標的報道層出不窮,如何去除水環(huán)境中的重金屬及抗生素污染物已經(jīng)成為當前的熱門研究課題之一。氧化石墨烯作為石墨烯的氧化物,其基面和邊緣帶有表面含有豐富的活性含氧官能團,并且具有巨大的比表面積以及獨特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),能夠為水環(huán)境中的多種污染物提供吸附位點,被認為是目前在環(huán)境修復領(lǐng)域具有很大應用潛力的工程納米材料。本文以氧化石墨烯(GO)、重金屬離子(Pb2+、Cu2+)、抗生素(左氧氟沙星(LEV)、四環(huán)素(TC))為主要實驗材料,通過批量吸附實驗和室內(nèi)石英砂柱實驗相結(jié)合的手段,系統(tǒng)探究水化學條件(離子強度和pH)對重金屬(Pb2+、Cu2+)和抗生素(LEV、TC)在GO上吸附作用的影響,以及GO對Pb2+及LEV在飽和多孔介質(zhì)中的協(xié)助運移。批量吸附實驗研究結(jié)果表明：(1)GO對Pb2+、Cu2+動力學吸附速率很快,反應開始15min基本達到平衡；吸附作用受水化學條件(pH、離子強度)影響顯著,在pH 5時吸附效果最佳,且隨離子強度增大,Pb2+、Cu2+的吸附量均明顯下降,與Na+相比,Ca2+的影響更為顯著；吸附等溫線結(jié)果表明,GO對Pb2+吸附能力強,最大平衡吸附量為142.86 mg/g；其對Cu2+吸附能力相對較弱,最大吸附量為31.25mg/g。(2)抗生素吸附動力學數(shù)據(jù)表明,LEV在GO上吸附量的94%在15分鐘內(nèi)完成,TC在GO上的吸附量88.54%在24h內(nèi)完成,48h達到吸附平衡；吸附作用受水化學條件(pH、離子強度)影響顯著,溶液pH為5時,吸附能力最佳；隨離子強度增大,抗生素吸附量明顯降低,且與Na+離子相比,Ca2+離子影響效果更顯著；GO可以有效地去除水溶液中的LEV和TC,且其對LEV最大平衡吸附量約為176.01 mg/g,TC最大吸附量為87.71mg/g。(3)石英砂對Pb2+、LEV吸附量較小,吸附量分別為0.092 mg/g、6.28 mg/g。石英砂柱實驗結(jié)果表明：(1)Pb2+(10 mg/L)在運移過程中幾乎全部滯留在砂柱中；(2)懸浮液存在GO(10 mg/L)時,Pb2+的運移能力增強；(3)用GO懸浮液沖洗Pb2+污染后的砂柱,吸附在石英砂上的Pb2+能隨GO重新流出砂柱,且Pb2+釋放量隨GO懸液濃度的增高而增加；(4)Pb2+的存在能降低GO在飽和多孔介質(zhì)中的運移,無Pb2+存在時,GO在飽和多孔介質(zhì)中的運移能力較高；(5)LEV(1 mg/L)在運移過程中全部滯留在砂柱中,用GO懸浮液沖洗LEV污染后的砂柱,吸附在石英砂上的LEV能隨GO重新流出砂柱,且LEV釋放量隨GO懸液濃度的增高而增加。本研究表明GO能有效去除水環(huán)境中重金屬及(Pb2+、Cu2+)及抗生素(LEV、TC),且能促進滯留在飽和多孔介質(zhì)中Pb2+和LEV的再次釋放。研究成果為GO應用于水污染去除提供基本數(shù)據(jù),對水環(huán)境中重金屬及抗生素污染治理有借鑒和指導意義。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 重金屬 抗生素 吸附作用 多孔介質(zhì) 運移 釋放
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X52
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 水環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 水環(huán)境抗生素污染現(xiàn)狀11-13
• 1.2 重金屬、抗生素污染修復研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 重金屬污染修復研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 抗生素污染修復研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 氧化石墨烯簡介19-21
• 1.3.1 氧化石墨烯相關(guān)性質(zhì)19-20
• 1.3.2 氧化石墨烯對金屬離子的吸附作用20
• 1.3.3 氧化石墨烯對有機物的吸附作用20-21
• 1.4 研究內(nèi)容和意義21-23
• 第二章 氧化石墨烯對水環(huán)境中重金屬離子(Pb~(2+)、Cu~(2+))吸附研究23-38
• 2.1 引言23-24
• 2.2 材料與方法24-28
• 2.2.1 實驗材料及溶液配制24-25
• 2.2.2 實驗儀器25
• 2.2.3 實驗方法25-27
• 2.2.4 分析方法27
• 2.2.5 數(shù)據(jù)分析27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-37
• 2.3.1 吸附動力學研究28-29
• 2.3.2 水化學條件對GO吸附Pb~(2+)、Cu~(2+)的影響29-34
• 2.3.3 吸附等溫線研究34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 氧化石墨烯對水環(huán)境中抗生素(LEV、TC)吸附研究38-56
• 3.1 引言38-39
• 3.2 材料與方法39-44
• 3.2.1 實驗材料及溶液配制39-41
• 3.2.2 實驗儀器41
• 3.2.3 實驗方法41-43
• 3.2.4 分析方法43
• 3.2.5 數(shù)據(jù)分析43-44
• 3.3 結(jié)果與討論44-54
• 3.3.1 吸附動力學研究44-46
• 3.3.2 水化學條件對GO吸附LEV、TC的影響46-51
• 3.3.3 吸附等溫線研究51-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 第四章 氧化石墨烯對Pb~(2+)和LEV在飽和多孔介質(zhì)中運移影響研究56-68
• 4.1 引言56-57
• 4.2 材料與方法57-59
• 4.2.1 實驗材料57
• 4.2.2 實驗儀器57-58
• 4.2.3 實驗方法58-59
• 4.2.4 分析方法59
• 4.3 結(jié)果與討論59-67
• 4.3.1 GO對Pb~(2+)在飽和砂柱中的協(xié)助運移59-64
• 4.3.2 GO對LEV在飽和砂柱中的協(xié)助運移64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第五章 研究結(jié)論及展望68-70
• 5.1 結(jié)論68
• 5.2 研究展望68-70
• 參考文獻70-82
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動82-83
• 致謝83-84

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本文編號：1042544