【摘要】：近幾年來,畜禽廢棄物的污染問題得到了越來越廣泛的關注,尤其是畜禽廢水中的四環(huán)素類抗生素(TCs)以及重金屬砷引發(fā)的環(huán)境問題亟待解決。本研究以此為目標,在課題組前期研究結(jié)果的基礎上,制成了對四環(huán)素類抗生素和砷都有著較好吸附效能的吸附劑—銅錳復合氧化物(CMBO)。并探討了相關的去除機理以及吸附性能。主要的研究工作以及結(jié)果如下:1、選擇先銅后錳兩步法制備銅錳復合氧化物粉末(Cu3Mn1,Cu:Mn=3:1)作為吸附劑進行實驗研究。2、利用掃描電子顯微鏡—能譜分析(SEM-EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、比表面積(BET)、紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)等技術手段,對CMBO的外觀形態(tài)以及表面特性進行分析發(fā)現(xiàn):CMBO具有較大的比表面積(67.738m~2/g)和孔徑(16.87nm),構(gòu)成元素主要由Cu、Mn、C、O,等電點(pH_(pzc))為7.82;晶型結(jié)構(gòu)明顯,而且表面富含豐富的羥基,對水中的四環(huán)素類抗生素及砷都有著較好的吸附效果。同等條件下,吸附量高于其他同等類型的吸附劑。3、在低濃度下,銅錳復合氧化物對四環(huán)素類抗生素的吸附符合擬二階動力學模型,說明以化學吸附為主;在高濃度下,則符合Elovich模型,說明是非均相吸附過程。Temkin等溫線可以很好地解釋吸附等溫線規(guī)律,說明有著吸附劑-吸附質(zhì)相關作用,吸附劑對四環(huán)素、土霉素、金霉素的飽和吸附量分別為2.901、4.145和2.195mmol/g。吸附劑對TCs吸附量隨著pH的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在pH=6~9范圍內(nèi)吸附劑對TCs有較大的吸附量,過酸或過堿環(huán)境都會影響吸附效果;Ca~(2+)和SiO_3~(2-)對TC和OTC的吸附有一定的抑制作用,這是由于Ca~(2+)的絡合作用和SiO_3~(2-)的競爭吸附作用而導致的。在CTC的吸附過程中,CO_3~(2-)和SiO_3~(2-)則對CMBO吸附CTC有促進作用,這是因為CO_3~(2-)、SiO_3~(2-)離子能被吸附劑所吸引成為表面離子,增加了CTC的吸附量。4、擬二階動力學模型可以很好地描述銅錳復合氧化物對As(III)/As(V)的吸附動力學過程,說明是化學吸附過程。吸附劑對As(III)的吸附等溫線符合Langmuir模型,這說明吸附過程是發(fā)生在吸附劑表面的單層化學吸附;而As(V)則符合Sips模型分離常數(shù),R_L介于0~1之間,說明是有利吸附;As(III)和As(V)的飽和吸附量分別為64.17和84.87mg/g,說明CMBO對As(V)吸附效果優(yōu)于As(III)。吸附劑對As(III)/As(V)的吸附量都隨著pH的增大而下降,但二者的反應機理有所不同。CMBO對As(III)的吸附,隨著pH增大,對As(III)氧化作用逐漸減弱,OH~-和還原產(chǎn)物Mn(II)的競爭吸附,都會導致As(III)的吸附量逐漸降低。而pH對As(V)得影響主要是由于庫侖力的作用。Ca~(2+)、Mg~(2+)對As(III)/As(V)的吸附具有促進作用,得益于陽離子可以有效地補償因?qū)s特異性吸附所產(chǎn)生的負電荷;而由于陰離子的競爭吸附,會對As(III)/As(V)產(chǎn)生一定的抑制效果,在同一陰離子濃度下,對As(III)/As(V)吸附的影響順序為PO_4~(3-)SiO_3~(2-)CO_3~(2-)Cl~-≈SO_4~(2-)。5、銅錳復合氧化物對四環(huán)素類抗生素的吸附機理是由于四環(huán)素類抗生素與吸附劑表面的羥基和其他離子發(fā)生絡合和離子交換反應,這是吸附的主要機制。同時,由于四環(huán)素類抗生素對Cu(II)有較強的親和性,二者之間會發(fā)生絡合反應,使CMBO對TCs的吸附效果相比其他吸附劑更好。而吸附劑對As的吸附機理也是由于其與吸附劑表面的羥基和離子發(fā)生了表面絡合和離子交換反應。同時在As(III)的吸附過程中,伴隨著As(III)向As(V)的氧化。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

圖 1-1 我國高砷地下水的分布(郭華明等 2007)Fig. 1-1 The distribution of high arsenic groundwater in China.2.3 砷污染的危害砷作為A級毒性元素和一類致癌物，是環(huán)境中優(yōu)先控制的有毒元素之一(Monda 2006; Papastergios G et al. 2010)。砷對環(huán)境的污染主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）對人體的危害砷可以通過多種途徑侵入人體，進入各個器官，導致心血管疾病、糖尿病、神損害和癌癥等疾病(Alam M G M et al. 2003)。長期飲用砷濃度為 50μg/L 的地下水率會高達 1%(Wasserman G A et al. 2004)。人體砷中毒一般是長期累積的結(jié)果，表明，長期飲用砷濃度為 0.6 mg/L 水的人群中，砷中毒患病率高達 50%左右，隨砷濃度的降低，砷中毒患病率逐漸降低。此外，在慢性砷中毒患者中，癌變率可%(苑寶玲等 2006)。（2）對植物的危害砷對植物生長的影響會因砷濃度的差異而不同。低濃度砷對植物生長具有一定作用，而高濃度砷則恰恰相反(蔣漢明等 2009)。高濃度砷對植物光合作用和細胞

第二章 實驗材料及方法 19表 2-3 標準曲線數(shù)據(jù)Table 2-3 The standard curve of data2.0(b)(a)濃度（mmol/L） 0 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.12V（mL） 0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2

圖 3-7 銅氧化物和 CMBO 的掃描電鏡圖Fig.3-7 The SEM results of Copper oxide and CMBO對比圖 3-7 中銅氧化物和 CMBO 的掃描電鏡結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，單獨的銅氧化物是球狀團聚體，分布均勻，大小基本一致。在加入錳反應生成銅錳復合氧化物后，有針葉狀結(jié)構(gòu)附著在球狀體上，這就說明了 CMBO 是由錳氧化物與銅氧化物組成的混合結(jié)構(gòu)。

【參考文獻】

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本文編號：2790121