【摘要】：藥物與個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)是一種新型污染物,潛在影響著飲用水的安全供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康,如何有效解決PPCPs的污染問(wèn)題已引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。本論文以環(huán)境友好材料蒙脫石為原料,以羥基鐵、鋁聚合物、十二烷基三甲基溴化銨(TDAB)和十四烷基三甲基溴化銨(TTAB)為柱撐劑,制備出了系列有機(jī)和無(wú)機(jī)柱撐蒙脫石,采用X射線粉末衍射、N2等溫吸脫附、傅立葉紅外光譜、X射線光電子能譜、熱分析和掃描電鏡等手段對(duì)柱撐蒙脫石進(jìn)行表征與分析,系統(tǒng)研究了柱撐蒙脫石的形成機(jī)理及其對(duì)慶大霉素(GEN)和玉米赤霉烯酮(ZEA)的吸附性能與吸附機(jī)制,并將柱撐蒙脫石應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖污水處理中PPCPs的脫除,得到的主要結(jié)論如下:柱撐蒙脫石改性條件對(duì)其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響:(1)受羥基鐵、鋁在不同水解階段聚合物的不同和羥基鋁聚合物Keggin結(jié)構(gòu)的影響,羥基鐵柱撐蒙脫石的層間距(d(001))隨OH/Fe摩爾比的增大而增大,而羥基鐵鋁柱撐蒙脫石d(001)則隨Fe/Al摩爾比的增大而減少;當(dāng)Fe/Al摩爾比≥1.5時(shí),柱撐蒙脫石的d(001)值均趨于一致。(2)羥基鐵柱撐蒙脫石比表面積較原蒙脫石顯著增加,且變化趨勢(shì)與d(001)的變化一致,而羥基鋁主導(dǎo)的柱撐蒙脫石(Fe/Al0.5)比表面積減少;柱撐蒙脫石的吸脫附等溫線屬典型的多孔介質(zhì)多層吸附,最可幾孔徑在3.59±0.04nm,且最可幾孔體積顯著上升,最大時(shí)為原蒙脫石的1.5倍。(3)柱撐蒙脫石Fe與Al元素含量顯著增加,結(jié)合能也發(fā)生不同程度的變化,熱穩(wěn)定性增強(qiáng),且新增的NO3-離子使其具有陰離子交換功能。柱撐蒙脫石脫除GEN的研究:(1)羥基鐵鋁柱撐蒙脫石對(duì)GEN的吸附量顯著提高,最大時(shí)為原蒙脫石的2倍;吸附GEN的最佳pH值為9;等溫吸附規(guī)律適于采用Freundlich方程擬合,吸附動(dòng)力學(xué)符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;季銨鹽柱撐蒙脫石吸附GEN量顯著低于原蒙脫石;多組份抗生素吸附時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)吸附,但抗生素吸附總量明顯提高。(2)d(001)擴(kuò)增是羥基鐵和羥基鋁主導(dǎo)柱撐(Fe/A10.5)蒙脫石吸附量增加的主導(dǎo)因素;羥基鐵柱撐蒙脫石的比表面積、孔容對(duì)GEN吸附量有較強(qiáng)相關(guān)性;陽(yáng)離子交換是GEN、Fe、Al離子進(jìn)入蒙脫石的主導(dǎo)機(jī)制,表面絡(luò)合吸附作用為輔助機(jī)制。柱撐蒙脫石脫除ZEA的研究:(1)羥基鐵鋁柱撐蒙脫石對(duì)ZEA吸附量顯著提高,最大吸附量為原蒙脫石的10倍,而羥基鐵柱撐蒙脫石的最大吸附量為原蒙脫石的5倍;ZEA的等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合Freundlich方程,動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)符合偽二階動(dòng)力學(xué)方程,吸附速率受顆粒擴(kuò)散在內(nèi)的多種機(jī)制聯(lián)合控制;ZEA最佳吸附pH值為8,最佳吸附溫度為35℃;季銨鹽柱撐蒙脫石對(duì)ZEA的吸附量顯著高于羥基鐵、鋁柱撐蒙脫石。(2)受柱撐劑結(jié)構(gòu)的影響,d(001)擴(kuò)增是羥基鐵和羥基鐵主導(dǎo)柱撐蒙脫石吸附量增加的主要原因,而羥基鋁主導(dǎo)柱撐蒙脫石d(001)無(wú)類(lèi)似機(jī)制,表面元素結(jié)合能的變化也反應(yīng)其吸附機(jī)理上的差異。(3)多組分霉菌毒素吸附時(shí),吸附量順序?yàn)辄S曲霉素B1(AFB1)赭曲霉素(OTA)ZEA,且不同霉菌毒素之間影響不明顯。畜禽養(yǎng)殖污水中PPCPs的脫除研究:(1)污水經(jīng)折板式厭氧反應(yīng)器(ABR)+混凝沉淀+序批式活性污泥法(SBR)處理后,CODcr和NH4+-N均可達(dá)標(biāo)排放;GEN、TC、OTC、AMP、ZEA和AFB1總的去除率76%;(2)污水中PPCPs經(jīng)蒙脫石吸附后,GEN、TC、OTC、AMP和AFB1幾乎全部被去除,而ZEA還有一定的殘留,且羥基鐵柱撐蒙脫石優(yōu)于原蒙脫石。
【圖文】：

表面的影響大于羥基鋁柱撐的影響，而羥基鐵鋁復(fù)合柱撐介于兩者之間。逡逑２．５．２能譜分析（ＥＤＸ）逡逑圖２－４為原蒙脫石和羥基鐵、鋁柱撐蒙脫石的能譜分析圖。從Ｋｌ0ｉＭ0ｎｔ的能譜逡逑分析圖中可知，0、Ａｌ、Ｓｉ波峰較大，表明０、Ａｌ、Ｓｉ是Ｋ１０－Ｍｏｎｔ的主要元素，與逡逑文獻(xiàn)中蒙脫石的礦物學(xué)組成一致。Ｋ１０－Ｍ0ｎｔ圖中還含有Ｍｇ和Ｋ元素，但不含Ｎａ逡逑和Ｃａ元素，說(shuō)明ＫｌＯ－Ｍｏｎｔ非鈉基蒙脫石和鈣基蒙脫石。Ｋ１０－Ｍ0ｎｔ中出現(xiàn)的Ｐｔ元逡逑素，是因檢測(cè)需要而噴涂在Ｋ１０－Ｍｏｎｔ表面留下的。逡逑在１．５０Ｈ／Ｆｅ－Ｍｏｎｔ的ＥＤＸ譜圖中，０、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ和Ｍｇ元素的波峰與Ｋ１０－Ｍｏｎｔ逡逑基本一致，但Ｆｅ元素的波峰出現(xiàn)明顯的不同。Ｋ１０－Ｍ0ｎｔ的譜圖中，Ｆｅ元素的特征逡逑峰非常微弱，說(shuō)明ＫｌＯ－Ｍｏｎｔ中Ｆｅ含量幾乎為零；而１．５０Ｈ／Ｆｅ－Ｍｏｎｔ的能譜圖中卻逡逑有明顯的Ｆｅ特征峰

}蒙脫石和柱撐蒙脫石的EDX圖
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X703;TQ424

【參考文獻(xiàn)】

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5 陳f嘆，

本文編號(hào)：2702978