常压等离子体射流联合改性活性炭纤维降解糖皮质激素的研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shgandang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
糖皮质激素(glucocorticoids,GCs)作为一类重要的环境激素,对人类和动物的生命活动有重大意义。研究表明,在地表水中存在多种GCs(ng?L-1级),糖皮质激素会影响人体内分泌系统和免疫系统,排入水体的糖皮质激素会危害水生生物。故水环境中GCs类物质的污染和治理措施不可忽略。常压等离子体射流技术(Atmospheric pressure plasma jet technology,APPJT)是一种高效、环保的新型高级氧化技术,具有操作简便、处理效果好以及不需要新添其他化学药剂等优点。而活性炭纤维(Activated carbon fiber,ACF)因相对颗粒活性炭具有更大的比表面积、孔容等优点,显示出越来越多的优势,在应用上有突飞猛进的发展。
  综上背景,本文实验选择氢化可的松(Hydrocortisone,HC)、倍他米松(Betamethasone,BT)和氟轻松(Fluocinolone acetonide,FA)作为待处理的目标污染物,主要研究APPJT对降解HC、BT和FA影响因素和机理研究,并进一步探究常压等离子体联合活性炭纤维(APP/ACF)技术降解水中糖皮质激素的影响因素研究,在此基础上进一步改性活性炭纤维,初步探讨分析常压等离子体联合硫酸亚铁改性活性炭纤维(APP/ACF-Fe)技术降解糖皮质激素的效能、机理及协同机制研究。主要研究内容及结果如下:
  (1)考察了APPJT放电功率、气体流量和溶液初始pH值对HC、BT和FA降解效率的影响。在22.7~57.5W的放电功率范围内,APPJT放电处理污染物的效果随着放电功率的增加而变好。放电功率为49.7W时,等离子体放电处理120min,APPJT对HC、BT和FA的去除率分别可以达到98%、66%和64%;在一定气体流量范围内(3~4L/min),HC、BT和FA的去除率均随着气体流量的增大而增大,当气流量增加到6L/min时,BT和FA的降解率被抑制;碱性条件抑制HC和BT降解,弱酸性条件促进其降解,酸性和碱性条件均抑制FA降解效果;不同水基质对APPJT处理HC、BT和FA的降解效率影响不大(去除率变化HC<8%,BT<13%,FA<10%),表明APPJT在不同水体基质中都能有效去除水中的HC、BT和FA。
  (2)通过pH计和电导率仪检测到APPJT放电过程中pH值一直下降(6.5到4.0)和电导率缓慢上升(2μS/cm到936μS/cm);通过OES检测验证APPJT放电过程中产生了各种活性粒子;并通过自由基捕获实验进一步验证了?OH、1O2和?O2?在APPJT系统中对HC、BT和FA去除效果的影响。
  (3)对ACF进行预处理和物理表征,以GCs溶液作为目标污染物进行吸附实验,结果表明ACF对HC、BT和FA有良好的吸附效果,其以化学吸附为主,同时有一定的物理吸附。通过研究APP/ACF放电处理过程中放电功率和ACF投加量的影响,明确最佳ACF投加量为0.1g,最佳放电功率为34.8W;并在最优操作条件下,得到最佳硫酸亚铁溶液浓度(质量分数为1%)改性活性炭纤维(ACF-Fe)。通过SEM、BET、FTIR表征手段分析ACF和ACF-Fe物化性质,表明放电和改性有利于改善ACF的物化性质。最后对比三种技术(APPJT、APP/ACF和APP/ACF-Fe)对GCs溶液的去除效率,APP/ACF-Fe联合技术处理GCs溶液60min,HC、BT和FA的去除率分别达到了94%、81%和48%。
  (4)通过UHPLC-QTOF检测了APP/ACF-Fe联合技术降解GCs的降解产物,实验中分别鉴定出HC、BT和FA的12种、9种和12种降解产物,并推测了它们合理的降解路径,结果表明HC、BT和FA降解过程中主要为活性粒子氧化酮酸、取代氟原子、酮酸脱羧、分子内环化和裂解等反应;通过发光细菌法急性毒性实验分析,表明APP/ACF-Fe联合技术处理GCs溶液相较APPJT和APP/ACF对水生微生物活性的影响更小。
其他文献
TBM工法在交通、水利和矿山等领域应用广泛,在高山地区的TBM隧道施工中难以避免会遇到高应力环境下的软硬复合地层工况。深部软硬复合地层中的软岩和高地应力构成了围岩发生挤压大变形的基本条件,极易引起隧道工程的失稳破坏。基于深部复合地层TBM隧道施工的复杂工况条件,围岩稳定控制必须深入揭示支护体系的作用机理。本文依托国家973项目课题,采用室内试验、数值模拟、理论分析以及智能算法相结合的方法,包括特色
学位
随着矿山开采向深部发展以及开采区域的扩展,井筒、巷道与周围地质环境相互作用特征也随之发生变化,井巷工程支护破坏程度更为严重、破坏方式更为复杂。准确描绘出井巷围岩应力场分布是保障其安全的基础。这类复杂工程问题的本质是力学问题,解决这些问题不仅需要借助现代数学物理方法与研究手段,更需要理论联系实际,需要工程师与研究者的紧密配合。  本文将辛弹性力学方法引用到矿山工程中复杂边界条件的圆、非圆巷道,多层厚
学位
分凝冻胀是冻土工程中关注的热点和难点。目前,已有的冻胀理论模型和试验多以不含盐的土体为研究对象,而冻土区实际工程常常遇到盐渍化土体,与不含盐冻土的冻胀机理存在显著差异,含盐冻土中分凝冰的出现和生长机制尚不清楚。因此,开展一维冻结下含盐冻土冻胀机理研究对盐渍化冻土工程建设具有重要意义和科学价值。  本文以多年或季节性冻土地区盐渍土工程涉及的一维冻结问题为背景,采用理论分析、数值计算、室内试验相结合的
学位
综合管廊工程作为保障城市运行的重要基础设施和“生命线”,近年来在国家一系列政策的推动下建设规模不断扩大。综合管廊工程具有附属节点结构复杂、开挖施工环境不确定、组织协调难度大等特点,对施工成本控制提出了更高的要求。传统综合管廊施工成本控制存在着成本预见性低、信息化管理程度不高等缺点,BIM(Building Information Modeling,以下简称“BIM”)技术以其集成性、可视化、模拟性
在石油工业中CO2作为一种驱油剂,被广泛使用。无论是室内实验还是矿场试验都已经证明,用CO2驱油是一种能大幅度提高油井产能的有效方法。随着我国二氧化碳气源的发现和配套技术的完善,二氧化碳成为提高低渗透和稠油油藏的一项新技术,得到了较为广泛的应用,并具有良好的应用前景。本论文主要针对胜利油田特超稠油开采难度大,采收率低等问题进行了研究。在文献调研和现场资料分析的基础上,开展了特超稠油的粘-温及流变特
本文以特低渗储层岩心资料和地质资料为依据,以实验分析为主要研究手段,结合岩石孔喉结构理论及储层特征:对研究区岩心样品模拟地层条件进行了渗透率应力敏感性伤害和恢复性实验研究;根据以上研究结果并综合研究区储层的岩石学特征、储层物性、孔隙结构等对两区块储层的应力敏感性进行综合评价;最后,应用两种预测模型并结合两区块的地质特征对两地区储层因压敏效应引起的产量变化进行了预测。
学位
为了研究裂隙砂岩在外荷载作用下的损伤破坏机制,本文在裂隙砂岩单轴、常规三轴压缩及循环加卸载试验基础上,结合RFPA数值试验,基于能量耗散与释放原理,结合岩石损伤理论,对裂隙砂岩在试验过程中的变形破坏特征、能量分配及演化、损伤演化规律及损伤本构方程进行了研究:讨论了含不同倾角裂隙的砂岩试样在外荷载作用下的能量演化规律及相应的破坏形式;研究了裂隙砂岩在试验过程中损伤发展、破坏形式与能量演化之间的内在联
学位
随着时代进步,人类穿戴色彩极大丰富,印染生产过程中会产生较多偶氮染料废水,对水环境产生严重污染。传统Fenton技术被常用于偶氮染料废水的降解,但它存在催化剂难回收、易产生铁泥等缺点。针对传统Fenton技术不足,本文制备了FeZSM-5非均相催化剂,并对FeZSM-5/H2O2类Fenton氧化体系处理日落黄FCF模拟废水展开研究。  首先,讨论了反应条件和催化剂制备条件对FeZSM-5/H2O
目前,在工业化发展中过度使用化石燃料使得人类面临环境(CO2排放量过多)和能源(不可再生能源缺乏)两大危机。而电化学技术在解决这两大危机方面具有非凡的潜力。一方面通过电化学还原将CO2转化为高附加值产品(甲酸、甲醇等)有效缓解环境问题的同时,减轻能源危机,另一方面通过锌-空气电池将化学能转化为电能发展新型能源形式。而在两种电化学方法中,离子交换膜(电解质膜)均具有重要的作用。其中在CO2电化学还原
近些年来,糖皮质激素(Glucocorticoids,GCs)由于其生理功能和治疗特性,被广泛应用于人类和动物的疾病治疗。随着GCs的大量使用,其带来的环境污染问题已逐渐引起国内外政府及业界的广泛关注。目前国内外对GCs的关注主要集中在医学研究方面,在环境领域尚处于起步阶段,其环境行为仍待深究。畜禽粪便和剩余污泥中均含有GCs类污染物,将畜禽粪便与剩余污泥协同厌氧发酵,有望通过改变厌氧发酵体系中物