本文關(guān)鍵詞：水中磺胺類藥物的吸附去除機(jī)制與工藝研究

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【摘要】：水體中微量磺胺類污染物對人體健康和水生環(huán)境構(gòu)成潛在威脅,對水中磺胺類藥物的吸附去除是水質(zhì)安全保障領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文采用原位沉淀方法制備了鐵錳復(fù)合氧化物(FMBO)、水合二氧化錳(HMO)、水合羥基金屬氧化鐵(HFO)三種吸附劑,并用于吸附去除水中人工合成磺胺類藥物磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲氧嘧啶(SDMO),重點(diǎn)完成了HFO、HMO、FMBO對SDZ和SDMO的吸附效能和影響因素研究,探究了SDZ和SDMO在吸附劑表面的作用機(jī)制,并優(yōu)化了基于FMBO負(fù)載沸石的動(dòng)態(tài)吸附裝置的工藝運(yùn)行條件,進(jìn)而初步完成了吸附去除磺胺類藥物的水質(zhì)凈化工程設(shè)計(jì)。取得的主要成果有：靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：HFO、HMO和FMBO對SDZ和SDMO的吸附效能受pH和離子強(qiáng)度的影響顯著,離子強(qiáng)度的增加使SDZ和SDMO在三種吸附劑上的吸附量下降,且HMO和FMBO對SDZ的吸附去除效果顯著好于對SDMO的去除效果,準(zhǔn)一級動(dòng)力學(xué)方程對HFO吸附SDZ和SDMO的過程擬合效果較好,而準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)方程對HMO和FMBO吸附SDZ和SDMO的過程擬合效果較好。]HFO、HMO、 FMBO對SDZ和SDMO的吸附過程均主要受膜擴(kuò)散和顆�？讛U(kuò)散過程控制。Langmuir吸附等溫線模型對SDZ和SDMO在三種羥基金屬氧化物表面的吸附過程擬合效果均較好,且吸附過程的△G0,△H0和△S0,吸附是自發(fā)的、吸熱過程。通過對樣品的表征(XRD、SEM、BET、Zeta、FTIR和XPS等)結(jié)果分析可知,FMBO對SDZ的吸附去除是靜電吸引和氫鍵共同作用的結(jié)果,而HFO對SDMO的吸附主要?dú)w因于HFO帶正電荷的表面與SDMO-之間的靜電吸引作用。FMBO負(fù)載沸石的動(dòng)態(tài)吸附運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)SDZ初始濃度為400 gg/L,在Fe和Mn的負(fù)載量分別為2.1 mg/g、0.675 mg/g, EBTC=15min, pH=7時(shí),吸附柱對SDZ的處理量可達(dá)3680 BV,該工藝對于處理此類污染水具有潛在的可行性。針對水體中微量磺胺類藥物的污染情況,設(shè)計(jì)了一套處理量為192 m3/d、基于鐵錳氧化物改性沸石吸附、過濾為一體的凈水工藝,實(shí)現(xiàn)水中SDZ的高效去除。
【關(guān)鍵詞】：吸附 羥基金屬氧化物 SDZ SDMO 工藝
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O647.33
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 抗生素概述9
• 1.2 抗生素的來源與危害9-11
• 1.2.1 抗生素的來源9-10
• 1.2.2 抗生素的危害10-11
• 1.3 水中磺胺類藥物的污染現(xiàn)狀11-12
• 1.3.1 磺胺的污染11
• 1.3.2 磺胺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11-12
• 1.4 水中磺胺類藥物的去除技術(shù)12-14
• 1.4.1 化學(xué)法12-13
• 1.4.2 生物法13
• 1.4.3 高級氧化法13
• 1.4.4 物理法13-14
• 1.5 羥基金屬氧化物吸附去除有機(jī)物的研究進(jìn)展14-15
• 1.6 課題選題意義及主要內(nèi)容15-16
• 1.7 技術(shù)路線16-17
• 2 實(shí)驗(yàn)材料與方法17-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器17-18
• 2.2 磺胺檢測方法18-19
• 2.3 吸附劑制備方法19
• 2.4 表征方法19-20
• 2.5 動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)模型20-22
• 2.5.1 動(dòng)力學(xué)模型20-21
• 2.5.2 熱力學(xué)模型21-22
• 2.6 羥基鐵錳氧化物對磺胺類藥物的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.6.1 pH和離子強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)22
• 2.6.2 動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)22
• 2.6.3 吸附等溫實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.7 負(fù)載型鐵錳氧化物動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)23-25
• 2.7.1 停留時(shí)間(EBCT)對吸附柱除SDZ效果的影響23
• 2.7.2 初始濃度對吸附柱除SDZ效果的影響23
• 2.7.3 pH值對吸附柱除SDZ效果的影響23-24
• 2.7.4 SDZ在FMBO-Zeolite吸附柱沿程分布情況24-25
• 3 羥基鐵錳氧化物對磺胺類藥物的靜態(tài)吸附研究25-43
• 3.1 羥基鐵錳金屬氧化物對SDZ靜態(tài)吸附研究25-33
• 3.1.1 pH和離子強(qiáng)度影響研究25-26
• 3.1.2 SDZ在羥基鐵錳氧化物表面吸附的動(dòng)力學(xué)研究26-31
• 3.1.3 SDZ在羥基鐵錳氧化物表面吸附熱力學(xué)研究31-33
• 3.2 羥基鐵錳氧化物對SDMO靜態(tài)吸附研究33-41
• 3.2.1 pH和離子強(qiáng)度影響研究33-34
• 3.2.2. SDMO在羥基鐵錳氧化物表面吸附的動(dòng)力學(xué)研究34-39
• 3.2.3 SDMO在羥基鐵錳氧化物表面吸附熱力學(xué)研究39-41
• 3.3 小結(jié)41-43
• 4 磺胺類藥物在羥基鐵錳氧化物表面吸附機(jī)制研究43-61
• 4.1 磺胺嘧啶在羥基鐵錳復(fù)合氧化物表面吸附機(jī)制研究43-53
• 4.1.1 X射線衍射43
• 4.1.2 掃描電子顯微鏡43-44
• 4.1.3 低溫液氮吸附-脫附分析44-46
• 4.1.4 Zeta電位測定46-48
• 4.1.5 紅外光譜圖48-49
• 4.1.6 光電子能譜分析49-53
• 4.2 磺胺二甲氧嘧啶在羥基氧化鐵表面吸附機(jī)制研究53-60
• 4.2.1 Zeta電位測定53-55
• 4.2.2 紅外光譜圖55-56
• 4.2.3 光電子能譜分析56-60
• 4.3 小結(jié)60-61
• 5 負(fù)載型鐵錳氧化物動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)61-67
• 5.1 動(dòng)態(tài)運(yùn)行裝置的設(shè)計(jì)61-62
• 5.2 吸附劑的制備與填充62-63
• 5.3 沸石和FMBO-Zeolite吸附柱對去除SDZ效果的比較63
• 5.4 空床停留時(shí)間(EBCT)對去除SDZ效果的影響63-64
• 5.5 進(jìn)水pH對去除SDZ效果的影響64-65
• 5.6 初始濃度對去除SDZ效果的影響65
• 5.7 小結(jié)65-67
• 6 負(fù)載型鐵錳氧化物吸附去除磺胺類藥物的工藝設(shè)計(jì)67-74
• 6.1 項(xiàng)目概述67
• 6.2 設(shè)計(jì)依據(jù)67
• 6.3 工藝設(shè)計(jì)說明67-69
• 6.3.1 工藝設(shè)計(jì)模型67-68
• 6.3.2 吸附柱尺寸68-69
• 6.3.3 過濾柱尺寸69
• 6.4 工藝設(shè)計(jì)圖69-70
• 6.5 工藝操作規(guī)程70-71
• 6.5.1 吸附操作規(guī)程71
• 6.5.2 過濾操作規(guī)程71
• 6.5.3 原位負(fù)載71
• 6.5.4 反沖洗及再生71
• 6.6 主要設(shè)備材料表71-72
• 6.7 運(yùn)行管理72-73
• 6.8 小結(jié)73-74
• 7 結(jié)論與展望74-76
• 7.1 結(jié)論74-75
• 7.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 個(gè)人簡介81-82
• 導(dǎo)師簡介82-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要成果83-84
• 致謝84

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