【摘要】：最近,新興污染物逐漸成為環(huán)境研究的焦點。藥品和個人護理產(chǎn)品(Pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)是新興污染物最重要的組分之一,由于過量使用和不完全代謝導致大量PPCPs被排放到水環(huán)境中。某些PPCPs會對人類、野生生物和水生生態(tài)系統(tǒng)構成長期威脅。傳統(tǒng)的水處理廠通常無法有效去除PPCPs,并且在世界各地的廢水、海水、地表水和飲用水中均檢測到PPCPs的存在。在天然水體中有兩種物質廣泛存在,一種是天然有機物,另一種是無機濁度物質,天然有機物和無機濁度物質可以影響水環(huán)境中各種有機化合物的環(huán)境分布。本文采用混凝、磁性離子交換(Magnetic ion exchange resin,MIEX)樹脂、超濾及其組合工藝對復合微污染水體進行處理,采用多種表征方法,探討了對污染物的處理效果及反應機理。具體研究內容如下:水環(huán)境中的天然有機物(Natural organic matter,NOM)可以和有機化合物相互作用,這可能在水處理過程中強烈影響有機化合物的分布和轉化。該研究的重點是通過在單組分和雙組分系統(tǒng)中使用強化混凝和MIEX樹脂吸附去除NOM(腐殖酸,Humic acid,HA)和合成有機物質(布洛芬,Ibuprofen,IBP)。使用了兩種混凝劑,即傳統(tǒng)的硫酸鋁(Aluminum sulfate,AS)混凝劑和實驗室制備的聚合氯化鋁(Polyaluminum chloride,PAC1)混凝劑。在單組分和雙組分體系中研究了有機物在去除過程中的電荷性質、粒度分布和分形維數(shù)(D_f),以探索混凝劑、MIEX樹脂和有機物之間相互作用的行為和機理。實驗結果表明,鋁鹽混凝劑可以在單一和IBP-HA復合體系中去除超過80%的HA,并且HA的存在可以顯著提高IBP去除率。在單組分體系中,混凝期間形成的絮體比在相同混凝條件下雙組分體系中形成的絮體大,但是較為松散。在單組分體系中,當樹脂用量為20.0 mL/L,接觸時間為60 min時,MIEX樹脂吸附對IBP和HA的最大去除率分別為65%和72%。相同條件下在雙組分體系中,對IBP和HA的去除率分別提高到68%和98%。還可以發(fā)現(xiàn)IBP和MIEX樹脂之間的反應速率比HA和MIEX樹脂之間的反應速率快。研究了濁度對MIEX樹脂-超濾(Ultrafiltration,UF)組合工藝去除有機微污染物(卡馬西平,Carbamazepine,CBZ)的影響。通過掃描電子顯微鏡、高效液相色譜、Zeta電位和粒度分布分析研究了MIEX/UF工藝的去除行為。實驗結果表明,在最佳劑量和接觸時間下,MIEX樹脂在不同濁度的水樣中可以去除64-74%的CBZ,在濁度為20±1.1 NTU的水樣中CBZ去除率最小為64%,濁度為60±1.0 NTU時產(chǎn)生最大去除率為74%。UF實驗結果表明,UF不能有效去除CBZ,但是,UF比MIEX樹脂更適合去除濁度。在單獨的UF系統(tǒng)中,當濁度為20±1.1 NTU時在第一個過濾循環(huán)中導致通量降低60%,而在濁度為1.0±0.1 NTU、40±1.0 NTU和60±1.0 NTU時水通量分別降低48%、52%和45%。對于不同濁度的水樣,通過MIEX樹脂預處理后膜污染明顯減輕,同時也提高了對CBZ/濁度的去除效率。反洗后使用UF膜四次以研究膜的可重復使用性。MIEX樹脂與UF相結合的一體化工藝可以顯著提高膜的再利用性,并且還可以防止樹脂引起的二次污染。采用混凝、MIEX樹脂吸附和超濾去除單組分和雙組分體系中的水楊酸(Salicylic acid,SA)、腐殖酸(HA)和濁度顆粒。在單組分體系中,混凝雖然可以有效去除HA,但在去除SA方面是不可取的。相反,由于其優(yōu)異的吸附性能和尺寸排阻效果,導致MIEX樹脂在吸附過程中對SA實現(xiàn)了高的去除效果。在雙組分系統(tǒng)中,觀察到SA和HA去除率有不同程度的降低。對于MIEX樹脂吸附實驗,部分吸附位點被HA占據(jù),從而導致SA去除效率降低,但對HA去除效率影響不大。此外,MIEX樹脂和混凝的組合工藝可以顯著提高有機物的去除率。UF實驗結果表明,UF對SA的去除效率比MIEX樹脂的去除效果差但是比混凝的效果好。但是,UF比MIEX樹脂更適合去除濁度。MIEX樹脂-UF組合工藝可以防止因為樹脂破碎而引起的二次污染。
【圖文】：

離子交換樹脂（MIEX）組合工藝對微污染有機物的去除效果及機制研究脂-超濾組合工藝能耗相對較低的情況下有效地去除微生物和微粒，因此為重要選擇工藝。膜污染是制約超濾膜發(fā)展的主要因素，，降低，能耗增大。對待處理的水樣進行預處理，可以有效的實現(xiàn)兩個目標：（1）消除膠體顆粒的滲透或有機物進入膜特征，從而降低其沉積在膜表面和孔內的可能性。

隨后確定總 Al 濃度。滴定法符合中國國家標準。兩種鋁鹽混凝劑中 Al 形態(tài)布如表 2.1 所示�？梢园l(fā)現(xiàn)混凝劑 AS 主要是由單體物質-Ala組成。在混凝劑 PACl 中Alb的含量大于 Ala和 Alc。表 2.3 在不同的鋁鹽混凝劑中 Al 形態(tài)分布Method Coagulants Ala(%) Alb(%) Alc(%)27Al NMR AS 99.29 0.41 0.30PACl 16.50 48.13 35.37Al-Ferron AS 99.31 0.39 0.30PACl 16.37 47.86 35.772.5 MIEX 樹脂
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703

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本文編號：2646423