本文關鍵詞：不同生物炭對水中磺胺類抗生素的吸附及機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磺胺類抗生素是人工合成的一類廣譜性抗菌劑,常用于醫(yī)藥、畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖中,廣泛存在于各種環(huán)境介質中。環(huán)境中殘留的磺胺類抗生素經(jīng)過長期累積及生物鏈傳遞,除對生態(tài)環(huán)境造成不良影響外,還會導致耐藥性細菌產(chǎn)生,甚至危害人體健康。生物炭是一種原材料來源非常廣泛的新型環(huán)境功能材料,具有豐富的微孔隙結構和較大的比表面積,可用作高性能的吸附劑,對有機污染物有很強的吸附能力。本論文選用花生殼、皇竹草和玉米秸稈三種農(nóng)業(yè)廢棄物制備成生物炭,分別以水體中磺胺嘧啶和磺胺氯噠嗪作為研究對象,研究不同生物質原料和影響因素下磺胺類抗生素的吸附特性,并通過吸附熱力學及動力學、結構表征和元素分析等探討其吸附機理,為生物炭處理抗生素廢水提供理論依據(jù)。主要研究結果如下:(1)不同原材料制備的生物炭炭化產(chǎn)率不同,不同生物炭對磺胺類抗生素的吸附特征也不同,其炭化產(chǎn)率和吸附效果均表現(xiàn)為玉米稈炭皇竹草炭花生殼炭。相同生物炭對不同磺胺類抗生素的吸附也表現(xiàn)出不同的特征,具體表現(xiàn)為在相同的條件下,磺胺氯噠嗪的吸附去除效果均優(yōu)于磺胺嘧啶。(2)三種生物炭對磺胺類抗生素的去除效果受生物炭添加量、吸附時間、磺胺類抗生素的初始濃度和溶液pH值的影響較顯著;而溫度和離子強度對磺胺類抗生素的去除效果的影響均不顯著。綜合考慮各因素對磺胺類抗生素去除效果的影響,去除磺胺嘧啶的最佳條件是:25±1℃,pH不調節(jié),以玉米稈炭為吸附劑,添加量為800mg,反應體積100mL,吸附4h;去除磺胺氯噠嗪的最佳條件是:25±1℃,pH不調節(jié),以玉米稈炭為吸附劑,添加量為500mg,反應體積100mL,吸附4h;在最佳條件下,10mg/L的磺胺嘧啶和磺胺氯噠嗪的去除率分別能夠達到95.64%和98.32%。(3)吸附熱力學和動力學研究表明,三種生物炭在283K,298K及313K三個溫度下,對磺胺類抗生素的等溫吸附過程均由Freundlich等溫吸附方程擬合最好,相關系數(shù)達0.948以上,而其吸附動力學均符合擬二級動力學方程,其吸附過程是一個由化學吸附主導的過程。(4)掃描電鏡的分析結果表明:不同的生物炭表面結構有較大差異,花生殼炭表面較光滑,沒有明顯的孔隙結構,而皇竹草炭和玉米稈炭表面的微孔結構和數(shù)量更豐富。XRD圖譜的分析結果表明:相比于花生殼炭,皇竹草炭和玉米稈炭灰分含量低,活化性能高,其結構是由數(shù)層芳環(huán)層片所疊成的類石墨結晶的微晶物質,這直接使他們比花生殼炭具有更高的吸附性能。元素分析結果表明:三種生物炭均有較高的C含量、極性、芳香性、還原性和穩(wěn)定性,而生物炭之間O含量、灰分、極性、還原性和穩(wěn)定性的不同差異造成了他們對磺胺類抗生素有不同去除效率。紅外光譜的分析結果表明:三種生物炭表面均含有羥基、羧基、酯等官能團,其羧基和酚羥基中的O-H及羥基、酯、醚中C-O這兩種官能團結構的差異可能是造成生物炭之間吸附性能不同的主要原因。Boehm滴定分析量化了各官能團的含量,生物炭表面酸性官能團含量依次為:玉米稈炭皇竹草炭花生殼炭,這進一步說明了酸性官能團含量差異是造成生物炭吸附性能不同的主要原因,因此玉米稈炭對磺胺類抗生素的吸附性能最強,皇竹草炭其次,花生殼炭最弱。
【關鍵詞】：生物炭 花生殼 皇竹草 玉米秸稈 磺胺類抗生素 吸附 機理
【學位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O647.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 1 前言11-32
• 1.1 研究背景11
• 1.2 磺胺類抗生素簡介11-12
• 1.2.1 磺胺類抗生素的理化性質12
• 1.2.2 磺胺類抗生素的應用12
• 1.3 磺胺類抗生素在環(huán)境中的殘留12-16
• 1.4 磺胺類抗生素的環(huán)境行為16-19
• 1.4.1 磺胺類抗生素的水解16-17
• 1.4.2 磺胺類抗生素的光解17
• 1.4.3 磺胺類抗生素的生物降解17-19
• 1.5 磺胺類抗生素殘留的危害19-22
• 1.5.1 磺胺類抗生素對生態(tài)環(huán)境的影響19-22
• 1.5.2 磺胺類抗生素對人類健康的影響22
• 1.6 磺胺類抗生素污染水體的控制技術研究22-27
• 1.6.1 生物法23-24
• 1.6.2 化學法24-25
• 1.6.3 物理法25-27
• 1.7 生物炭的性質及應用27-30
• 1.7.1 生物炭的定義27
• 1.7.2 生物炭的性質27-28
• 1.7.3 生物炭的環(huán)境價值28-30
• 1.8 本論文選題的意義30
• 1.9 本課題研究的主要內容、技術路線及創(chuàng)新點30-32
• 1.9.1 研究的主要內容30-31
• 1.9.2 研究技術路線31
• 1.9.3 創(chuàng)新點31-32
• 2 材料與方法32-41
• 2.1 試驗儀器及試劑32-33
• 2.2 磺胺類抗生素的物理性質33-34
• 2.3 生物炭材料的制備34-35
• 2.4 實驗內容與方法35-41
• 2.4.1 儲備液的配制35
• 2.4.2 分析方法及標準曲線繪制35-37
• 2.4.3 吸附試驗方法37-38
• 2.4.4 吸附熱力學研究方法38
• 2.4.5 吸附動力學研究方法38-39
• 2.4.6 生物炭表征方法39-41
• 3 結果與討論41-62
• 3.1 生物炭材料的炭化產(chǎn)率41
• 3.2 不同影響因素對磺胺類抗生素去除率的影響41-46
• 3.2.1 生物炭添加量對吸附磺胺類抗生素的影響41-42
• 3.2.2 吸附時間對磺胺類抗生素去除率的影響42-43
• 3.2.3 初始濃度對磺胺類抗生素去除率的影響43
• 3.2.4 溶液pH值對磺胺類抗生素去除率的影響43-45
• 3.2.5 溫度對磺胺類抗生素去除率的影響45
• 3.2.6 離子強度對磺胺類抗生素去除率的影響45-46
• 3.3 磺胺類抗生素吸附熱力學研究46-52
• 3.3.1 磺胺類抗生素吸附等溫線和吸附等溫方程46-51
• 3.3.2 磺胺類抗生素吸附熱力學51-52
• 3.4 磺胺類抗生素吸附動力學研究52-53
• 3.5 生物炭的表征53-62
• 3.5.1 生物炭的微觀結構53-55
• 3.5.2 生物炭的XRD表征分析55-57
• 3.5.3 生物炭的元素組成57-59
• 3.5.4 生物炭的傅里葉紅外光譜分析59-61
• 3.5.5 Boehm滴定結果61-62
• 4 結論與展望62-64
• 4.1 結論62-63
• 4.2 研究展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-81
• 附錄81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 成功;張阿鳳;王旭東;張衛(wèi)華;杜可清;;運用“碳足跡”的方法評估小麥秸稈及其生物質炭添加對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報;2016年03期

2 陳偉;陳曉e，

本文編號：459253