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[硕士论文] 尹永远
环境科学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:可再生的农业废弃生物质产量巨大,它们的储存和管理对环境带来了问题。同样的,抗生素也可能会对生态系统以及植物和动物的生长造成伤害。作为世界上广泛使用的抗生素之一,泰乐菌素(TYL)的环境风险受到越来越多的关注。为了寻找干净有效的方法去除水中的泰乐菌素,以玉米秸秆为吸附剂,并用针铁矿、铁氧化物、锰氧化物以及硫化物来对其改性,进而系统的研究天然的和改性形式的玉米秸秆对泰乐菌素的去除吸附能力。而主要的实验和结论如下:
  1.针铁矿改性的玉米秸秆去除水中的泰乐菌素。结果表明,针铁矿改性的玉米秸秆(MSF)对泰乐菌素的吸附能力明显高于没有改性的玉米秸秆(MS);泰乐菌素在MS以及MSF上的吸附动力学数据可以很好的和二级动力学模型拟合,并且吸附等温线数据适合线性模型。另外,泰乐菌素在MS和MSF上的吸附能被溶液的pH以及离子强度影响。泰乐菌素在MS上的吸附机制主要有静电作用、氢键作用和疏水性作用,然而静电作用、氢键作用、疏水性作用和表面络合作用则在MSF吸附泰乐菌素时起着主要作用。
  2.铁氧化物和锰氧化物改性的玉米秸秆去除水中的泰乐菌素。结果表明,秸秆被铁和锰氧化物成功改性,并且改性后秸秆的比表面积大于MS。根据实验数据,吸附剂对泰乐菌素的吸附能力是MS<锰氧化物改性的玉米秸秆(MS-M)<铁锰氧化物改性的玉米秸秆(MS-FM)。锰氧化物和铁锰氧化物能显着提高秸秆对泰乐菌素的吸附能力,而泰乐菌素在MS-M和MS-FM上的吸附等温线数据能较好和Freundlich模型拟合。而泰乐菌素的去除机制是复杂的,其中有表面络合、静电作用、氢键作用以及疏水性作用。此外,pH、温度和离子强度也对吸附过程有影响。
  3.硫化物改性的玉米秸秆去除水中的泰乐菌素。实验结果表明,吸附数据用二级动力学模型拟合较好,且泰乐菌素在MS上的吸附符合Henry模型,但是Freundlich模型更适合硫化锌改性的玉米秸秆(MS-ZnS)以及硫化锌锰改性的玉米秸秆(MS-ZnS∶Mn)。此外,MS-ZnS的Kf值206.0(mg/kg)/(mg/L)n和MS-ZnS∶Mn的Kf值382.5(mg/kg)/(mg/L)n明显大于MS的Kf值72.2(mg/kg)/(mg/L)n,这说明硫化锌和硫化锌锰能提高泰乐菌素在MS上的吸附能力。在pH值大于5时,MS-ZnS和MS-ZnS∶Mn吸附TYL的能力变化不大;而泰乐菌素在吸附剂上的吸附数量随溶液中硝酸钾的浓度升高而降低。和MS对比,在MS-ZnS和MS-ZnS∶Mn吸附TYL的过程中,表面络合是主要的吸附机制。
摘要:黑炭作为大气PM,5的核心组分,可以通过大气的干湿沉降进入到土壤,从而对土壤中有机污染物的迁移转化产生一定的影响.而土壤中普遍存在的矿物会与黑炭发生一定的界面作用.因此,明确这种作用对污染物迁移转化的影响,会为科学合理评价污染物的生态环境风险提供理论依据.本文以针铁矿和蒙脱石为矿物代表,以泰乐菌素(TYL)为有机污染物的代表,系统研究了针铁矿/蒙脱石与黑炭复合物对TYL的吸附特性.吸附动力学、吸附等温线、以及pH和离子强度的实验表明,黑炭与针铁矿/蒙脱石复合后其对TYL的吸附能力明显高于单独的针铁矿和蒙脱石;黑炭与针铁矿复合物(FeOOH-BC)和黑炭与蒙脱石复合物(MT-BC)对TYL的吸附动力学可以用拉格朗日二级动力学模型较好地拟合;吸附等温线用线性模型和Freundlich模型拟合的效果相对较好;pH和离子强度的实验表明,溶液pH和离子强度可以明显地影响FeOOH-BC和MT-BC对TYL的吸附;FeOOH-BC对TYL的吸附主要是氢键作用、范德华力和表面络合作用,而MT-BC对TYL吸附机理则主要是静电作用和离子交换.
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