【摘要】：水體中有機(jī)物的污染會(huì)對(duì)人體健康造成許多不利影響,其中多環(huán)芳烴具有致畸、致癌、致突變的特性,酚類物質(zhì)屬于常見的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物,其生殖毒性會(huì)對(duì)自身及后代產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響,硝基芳香化合物嚴(yán)重威脅著公共安全并具有致癌風(fēng)險(xiǎn),酞酸酯類塑化劑除對(duì)心腦血管和呼吸系統(tǒng)有影響外還兼有生殖發(fā)育毒性等,這些有機(jī)污染物的治理已迫在眉睫。近年來磁性納米復(fù)合材料由于吸附效率高、便于回收、環(huán)境污染小、使用成本低等顯著優(yōu)勢(shì)在水環(huán)境污染物吸附去除領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。納米零價(jià)鐵(NZVI)是一類具有較高飽和磁化強(qiáng)度的磁性納米材料,卻很少有人將其做吸附劑使用,適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎棽粌H可以在保留納米零價(jià)鐵磁性的基礎(chǔ)上緩解易團(tuán)聚與氧化的缺陷,還可以使材料兼有一些特定的性質(zhì),如親水性、熱敏性及對(duì)一些特定基團(tuán)有選擇吸附性等,以實(shí)現(xiàn)高效的特征吸附�；诖�,本論文開展了如下六部分研究工作:第一部分:利用硼氫化鈉液相還原法、溶劑熱法及鐵氧化物還原法三種方法進(jìn)行穩(wěn)定的小粒徑納米零價(jià)鐵的制備,并通過氧化自聚合法對(duì)其進(jìn)行聚多巴胺的修飾、通過溶劑熱一步還原法進(jìn)行還原氧化石墨烯的修飾、通過氨基硅烷脫水縮合進(jìn)行氨基修飾、通過沉淀聚合修飾熱敏性殼層及分子印跡聚合物。利用透射電子顯微鏡(TEM)、能譜分析(EDS)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、BET比表面積分析及磁滯回線測(cè)試等手段表征了材料的形貌、成分及磁性特征。第二部分:利用Fe@SiO_2@PDA對(duì)水中菲(PHE)和蒽(ANT)兩種多環(huán)芳烴進(jìn)行吸附研究。研究結(jié)果表明,吸附效率受離子強(qiáng)度、腐殖酸濃度及初始濃度影響。ANT相對(duì)于PHE有較大的吸附容量。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程及Frendlich模型,表明吸附劑表面擁有不止一種作用位點(diǎn),吸附過程是自發(fā)放熱的物理吸附過程,主要作用有π-π作用、疏水作用等。第三部分:利用Fe@rGO對(duì)水中對(duì)庚基酚(4-HP)、對(duì)特辛基酚(4-OP)和對(duì)壬基酚(4-NP)三種烷基酚進(jìn)行吸附研究。研究結(jié)果表明,溶液pH值、離子強(qiáng)度和溫度對(duì)吸附效率影響很大。實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)4-NP、4-OP和4-HP的吸附容量分別為989.7 mg g~(-1)、959.3 mg g~(-1)和739.2 mg g~(-1)。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(三種烷基酚)及Frendlich模型(除了有NaCl添加的4-HP),吸附過程的主要相互作用有范德華力、π-π作用、疏水作用、氫鍵作用等。第四部分:利用氨基化的Fe@SiO_2對(duì)水中鄰硝基甲苯(NT)、2,6-二硝基甲苯(DNT)和2,4,6-三硝基甲苯(TNT)三種硝基芳香化合物進(jìn)行吸附研究。研究結(jié)果表明,吸附過程受溫度、pH值、離子強(qiáng)度及腐殖酸濃度的影響,氨基修飾中APTES的添加量也影響著材料的吸附效率。材料經(jīng)過氨基修飾后對(duì)TNT的吸附效率與未修飾的Fe@SiO_2相比有大幅度提高,在20°C Fe@SiO_2-NH_2對(duì)TNT的吸附量分別可達(dá)NT和DNT的3.14和1.95倍,具有一定的選擇吸附特性。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程及Frendlich模型,表明為多層吸附。吸附過程存在多種作用力,其中偶極-偶極相互作用(TNT)、離子偶極作用(DNT、NT)和疏水作用力在吸附過程中起到了重要作用。第五部分:利用熱敏性Fe@SiO_2對(duì)水中雙酚A(BPA)、四溴雙酚A(TBBPA)、對(duì)特辛基酚(4-OP)和對(duì)壬基酚(4-NP)四種酚類物質(zhì)進(jìn)行吸附研究。研究結(jié)果表明,吸附過程受溶液溫度、pH值及離子強(qiáng)度影響較大。實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)水中四種典型酚類污染物BPA、4-OP、TBBPA和4-NP的吸附量分別可以達(dá)到3.66、6.34、24.85和49.34 mg g~(-1)。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,等溫線研究符合D-R(BPA和4-NP)及Temkin(TBBPA和4-OP)模型,說明過程為非均質(zhì)的多層吸附,主要受氫鍵作用、疏水作用及靜電相互作用驅(qū)使。此外Fe@SiO_2@PNIPAM成功用作磁固相萃取-高效液相色譜(MSPE-HPLC)分析方法的吸附劑,實(shí)現(xiàn)了實(shí)際水樣中微量的以上四種酚類物質(zhì)的同時(shí)檢測(cè)。第六部分:利用分子印跡聚合物修飾的Fe@SiO_2對(duì)水中鄰苯二甲酸二正戊酯(DnPP)進(jìn)行吸附研究。研究結(jié)果表明,溶液的pH值,離子強(qiáng)度及溫度對(duì)吸附效率有一定影響。與其他幾種酞酸酯(DMP、DEP、DPRP、DnBP、DiOP)比較所得的選擇性分析表明材料對(duì)DnPP的吸附,除與印跡分子結(jié)構(gòu)最相近的DnBP之外,與其他酞酸酯的吸附相比具有選擇性,25°C時(shí)對(duì)DnPP的吸附量可達(dá)194.15 mg g~(-1)。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程及Frendlich模型,表明吸附劑表面有多種作用位點(diǎn),吸附取決于如氫鍵作用、疏水作用等作用力,且為自發(fā)放熱的物理吸附過程,同時(shí)熵變?yōu)樨?fù)。同時(shí)Fe@SiO_2@MIP也成功用于水中微量DnPP的MSPE-HPLC檢測(cè),獲得了較好的靈敏度,展現(xiàn)了其在環(huán)境分析領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
【圖文】：

- 2 -圖 1.1 中國(guó)的癌癥村及主要河流分布圖[7]Fig. 1.1 Distribution of cancer villages and major rivers in China水污染也嚴(yán)重影響著工農(nóng)業(yè)及漁業(yè)的發(fā)展，，如增加工業(yè)的生產(chǎn)成構(gòu)、影響農(nóng)作物質(zhì)量、對(duì)水體中的水生生物更是有著直接的健康產(chǎn)品一旦被人類攝食，又會(huì)進(jìn)一步造成人體的危害。境中的有機(jī)物污染治理污染物的去除有化學(xué)、物理、生物等方法。其中化學(xué)法主要分為解法、催化氧化法等等，雖反應(yīng)高效，但耗能較高或者容易引起法包括絮凝沉淀、離心分離及吸附等方法，這些方法快速簡(jiǎn)便有不必?fù)?dān)心由大量使用化學(xué)試劑造成的污染和浪費(fèi)。生物治理主要

第 1 章 緒 論有純金屬 （如鐵、鈷、鎳）、金屬氧化物 （如 Fe3O4和 Fe2O3）及合金等，但最常見的還是基于鐵的磁性納米材料，其中 Fe3O4最常用作吸附劑[19]。磁性納米材料由于其獨(dú)特的性質(zhì)，如納米效應(yīng)、磁效應(yīng)以及由于特殊的修飾層所提供的刺激響應(yīng)性、生物兼容性等，在環(huán)境污染物檢測(cè)與去除中有著重要的作用（圖 1.2），近年來引起了廣大學(xué)者的關(guān)注[20]。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X52;O647.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696913