本文關(guān)鍵詞：水體中持久性有機污染物PFOS的去除方法研究

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【摘要】：全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate, PFOS)是一種新型持久性有機污染物,因其具有持久穩(wěn)定性、生物蓄積性以及多種毒效應(yīng),一旦進(jìn)入人體會嚴(yán)重威脅人類身體健康。目前,在各類水環(huán)境中,都檢測到有不同程度的PFOS存在。本文以水體中全氟辛烷磺酸(PFOS)為研究對象,采用吸附法和自制復(fù)合膜分離法對PFOS進(jìn)行了去除實驗,得到了以下主要結(jié)論：1、與介孔分子篩(KIT-6)和氧化石墨烯(GO)相比,由于有機蒙脫土(OMMT)經(jīng)過了疏水改性,有利于吸附PFOS上疏水的C-F鍵,因此,相比于其它了兩種材料來說,OMMT對PFOS的吸附效果最好。PFOS在OMMT上的吸附動力學(xué)更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,相關(guān)系數(shù)R20.99,吸附等溫線可以較好的符合Langmuir方程,由Langmuir方程計算出的OMMT對PFOS的最大吸附量可達(dá)到144.88 mg/g。2、與未添加OMMT的單一PMIA膜相比,添加了OMMT之后的OMMT/PMIA復(fù)合膜斷面結(jié)構(gòu)開始由原來的海綿狀孔向指狀孔轉(zhuǎn)變,接觸角由原來的70.25°(OMMT 0%)增加到85.25°(OMMT 5%),與此同時,添加了OMMT之后,降低了膜表面的Zeta電位,使膜表面的電位由原來的-23.6 mV (OMMT0%)降低到-42.1mV (OMMT 6%)并且膜的水通量由原來的72.70 L/m2·h (OMMT0%,1.0 MPa)降到43.3 L/m2·h (OMMT 6%,1.0 MPa).3、研究不同條件下OMMT/PMIA復(fù)合膜對單一PFOS的去除實驗時,發(fā)現(xiàn),當(dāng)OMMT添加量為2%時,膜對PFOS的去除效果最好(92.85%,0.4 MPa)；并且復(fù)合膜對PFOS的去除率隨著PFOS溶液濃度以及壓力的升高而降低,隨著溶液pH值的增加而上升,當(dāng)溶液中pH=9時,復(fù)合膜對PFOS的去除率可達(dá)到93.24%。4、當(dāng)PFOS與不同鹽離子和不同重金屬離子共存時,OMMT/PMIA復(fù)合膜對PFOS的去除效果也不同。由于Na+可以降低膜表面的負(fù)電性,使得膜對PFOS的靜電排斥作用減弱,所以當(dāng)PFOS溶液中投加Na+時,OMMT/PMIA復(fù)合膜對PFOS的去除率降低;而Ca2+、Mg2+和Pb2+能與PFOS分子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),使得目標(biāo)去除物體積增大,膜對PFOS的篩分作用增強,因此溶液中加入Ca2+、Mg2+和Pb2+時,復(fù)合膜對PFOS的去除率上升,在1.0 MPa下,PFOS的去除率能從88.56%(單一PFOS)上升到99.02%(Pb2+,500 ppb);當(dāng)溶液中加入As5+和Cr6+時,由于As5+和Cr6+在溶液主要以帶負(fù)電的酸根離子形式存在,它們與PFOS中的磺酸基團(tuán)存在競爭作用,使得膜對PFOS的排斥力減弱,去除率降低。
【關(guān)鍵詞】：全氟辛烷磺酸 吸附 膜分離 去除率 重金屬
【學(xué)位授予單位】：首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X52
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-13
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 研究內(nèi)容11-13
• 2 文獻(xiàn)綜述13-27
• 2.1 全氟化合物及PFOS簡介13
• 2.2 PFOS的特性和危害13-16
• 2.2.1 持久穩(wěn)定性14
• 2.2.2 生物富集性14-15
• 2.2.3 危害15-16
• 2.3 PFOS的人體污染水平及對健康的影響16-18
• 2.4 水環(huán)境中PFOS的污染現(xiàn)狀18-22
• 2.4.1 污水處理廠出水及其附近水域18-19
• 2.4.2 大洋、河流及湖泊19-21
• 2.4.3 飲用水21-22
• 2.4.4 小結(jié)22
• 2.5 PFOS的去除技術(shù)研究進(jìn)展22-24
• 2.6 吸附技術(shù)和膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用24-27
• 2.6.1 吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用24-25
• 2.6.2 膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用25-27
• 3 吸附法去除PFOS的研究27-43
• 3.1 引言27-28
• 3.2 實驗部分28-30
• 3.2.1 實驗材料與儀器28-29
• 3.2.2 實驗內(nèi)容29-30
• 3.2.3 基本實驗方法30
• 3.3 三種材料對PFOS的吸附動力學(xué)30-37
• 3.3.1 OMMT對PFOS的吸附動力學(xué)31-33
• 3.3.2 KIT-6對PFOS的吸附動力學(xué)33-35
• 3.3.3 GO對PFOS的吸附動力學(xué)35-37
• 3.4 三種吸附劑對PFOS的吸附等溫線37-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 OMMT/PMIA復(fù)合膜的制備及表征43-51
• 4.1 實驗材料及儀器43-44
• 4.1.1 實驗材料43
• 4.1.2 實驗設(shè)備和儀器43-44
• 4.2 OMMT/PMIA復(fù)合膜的制備44-45
• 4.3 OMMT/PMIA復(fù)合膜的表征45-50
• 4.3.1 紅外和能譜分析45-46
• 4.3.2 膜的形貌結(jié)構(gòu)(SEM)46
• 4.3.3 膜的親疏水性分析46-47
• 4.3.4 Zeta電位分析47-48
• 4.3.5 膜通量48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 OMMT/PMIA復(fù)合膜法去除PFOS研究51-67
• 5.1 實驗材料及儀器51-52
• 5.1.1 實驗材料51-52
• 5.1.2 實驗設(shè)備及儀器52
• 5.2 實驗流程及方法52-53
• 5.2.1 實驗流程52-53
• 5.2.2 實驗方法53
• 5.3 對單一PFOS的去除53-58
• 5.3.1 不同OMMT添加量對PFOS去除率的影響53-56
• 5.3.2 小同PFOS初始濃度對PFOS去除率的影響56-57
• 5.3.3 不同pH對PFOS去除率的影響57-58
• 5.4 與鹽離子共存條件下對PFOS的去除58-61
• 5.4.1 與Na+共存條件下對PFOS去除率的影響58-59
• 5.4.2 與Ca~(2+)、Mg~(2+)共存條件下對PFOS去除率的影響59-61
• 5.5 與重金屬離子共存時對PFOS的去除61-66
• 5.5.1 與As~(5+)共存條件下對PFOS去除率的影響61-62
• 5.5.2 與Pb~(2+)共存條件下對PFOS去除率的影響62-65
• 5.5.3 與Cr~(6+)共存條件下對PFOS去除率的影響65-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 6 結(jié)論與展望67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-77
• 致謝77-78
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果78

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