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全氟辛烷磺酸盐(PFOS)作为一种疏水疏油的表面活性剂,被广泛应用于工业和消费品行业,随着其在环境各种介质,尤其水体中的广泛检出,已被列入持久性有机污染物名单。开发水体中PFOS的高效去除方法,已成为该领域亟待解决的问题。本论文探索利用小球藻提取生物柴油后的藻渣吸附酸性水体中PFOS,通过吸附行为和机理的研究,进一步探究PFOS在小球藻上的吸附行为,并结合FT-IR、EDS微观实验手段,分析其吸附机理。另外,探索利用具有纳米尺度边角或棱角的纳米刀材料,在常温常压下物理剪切PFOS分子链,以实现PFOS的降解。 藻渣与小球藻比较,比表面积、孔容、孔径几乎没有变化;等电点由3.3降低至2.7;蛋白质含量由51.45%提高到57.35%。在酸性条件下(pH≤3),小球藻和藻渣对PFOS的吸附率均达到99%以上;随着pH值增加至7,二者的吸附去除率迅速降低,但仍保持在22%~26%。小球藻和藻渣对PFOS的最大吸附容量分别为353.69mg·g-1和444.83mg·g-1。Freundlich模型能较好地拟合二者对PFOS的吸附数据,表明为多层吸附,即小球藻以静电吸引的形式吸附PFOS阴离子,并疏水分配至所含蛋白质中;而藻渣中含量较高的蛋白质对PFOS的疏水性分配作用是导致藻渣吸附量增高的主要原因。 PFOS在小球藻、去脂小球藻和去脂去蛋白小球藻上的吸附受pH、蛋白质和多糖的影响。对小球藻进行去脂和去脂去蛋白处理后,等电点由3.3变化为2.7和4.4,当溶液pH为3时,小球藻和去脂去蛋白小球藻,主要依靠静电引力的作用吸附PFOS阴离子,并伴随蛋白质的疏水分配作用,而去脂小球藻则以疏水分配为主要作用方式吸附PFOS。且三种材料表面负电势随pH增高而增大,导致其与PFOS间的静电斥力增大,吸附率降低。当溶液pH为7时,吸附等温线由曲线形转变为直线型,说明疏水分配为主要作用方式;红外光谱分析显示小球藻去脂去蛋白后,多糖发生变化,且出现PO43-峰,同时蛋白质的热、碱、酸的提取可能会导致蛋白质变性,使其疏水基团暴露,可能共同作用于PFOS的吸附过程;铜绿微囊藻对酸性条件下PFOS的吸附同样具有显著的去除效果,且在中性水体中去除率较为稳定。 以石英砂作为纳米刀材料降解PFOS主要受到外力辅助方式的影响。超声功率和石英砂投加量是影响超声辅助纳米刀材料剪切PFOS的关键因素,而刻蚀石英砂反而阻碍其在超声中的作用。高速机械力搅拌辅助纳米刀材料剪切PFOS的研究中,石英砂分散于液相中时,当PFOS的初始浓度被提高至20mg·L-1后,由于石英砂的剪切作用导致PFOS浓度降低10%,说明石英砂对PFOS有一定的剪切作用。而固定化的石英砂由于部分棱角被环氧树脂胶包埋则没有表现出剪切作用。 藻渣和小球藻作为廉价生物吸附剂吸附水体中PFOS,对实现藻类资源的充分利用和开发新型生物吸附剂具有重要意义;利用纳米刀剪切技术降解PFOS开辟了绿色化降解PFOS的新方向。