改性活性炭—海藻酸钠微球的制备及其对双酚AF的吸附性能研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:amdroid_JJ
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
近年水环境中内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs)的污染问题在社会引发了广泛关注。双酚AF(Bisphenol-AF,BPAF)作为一种新兴的EDCs,应用广且危害大,相关研究较少,因此提出一种简单、快速且有效的去除方法势在必行。吸附法是一种有效去除有机污染物的方法。其中,活性炭凭借丰富的孔隙结构和较大的比表面积,在去除EDCs方面具有很好的效果。针对活性炭粉末难回收且与疏水性有机污染物亲和力较差等问题,本文分别采用一步法和二步法对活性炭进行了改性,筛选出了效果较好的一步法进行后续研究。基于动力学模型和吸附等温式对实验数据的拟合结果,本文详细讨论了 BPAF在改性活性炭上的作用机理,同时考察了吸附剂的再生性能。进一步,本文探究了改性吸附剂在双元体系(BPAF和BPA)中的去除效率及作用机制,结果表明该吸附剂在处理EDCs废水方面具有很好的应用前景。具体研究内容和结果如下:(1)改性吸附剂表征结果显示海藻酸钠和十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethyl Ammonium Bromide,CTAB)的引入解决了活性炭粉末难回收的问题,且提高了吸附剂与BPAF的亲和性。活性炭-海藻酸钠微球(Activated Carbon-Alginate Beads,AC-AB)的制备保留了活性炭丰富的孔隙结构和较大的比表面积,通过增加颗粒大小实现了吸附剂的有效回收;CTAB的加入使吸附剂表面由亲水转变为疏水,提高了吸附剂的阳离子交换容量,使其表面的含氧官能团含量以及正电荷比例显著增加。(2)与传统二步法对比发现,一步法去除BPAF的时间更短且吸附量更大。本文分别采用两种改性方法:一步法利用AC-AB作为吸附剂,在6 h内实现BPAF和CTAB的同时去除,BPAF的吸附量在达到最大值96.69 mg/g,当浓度超过1.1 mmol/L时,CTAB胶束和单体之间的竞争使BPAF的吸附量有明显降低;二步法首先利用AC-AB负载CTAB,然后以此作为吸附剂去除水体中BPAF,平衡时间为16h,CCTAB=1.1 mmol/L时BPAF的最大吸附量为94.78 mg/g,当浓度超过1.1 mmol/L时,BPAF的吸附量由于缺少相应的活性位点而趋于饱和。(3)一步法中,CTAB显著提高了 BPAF在AC-AB上的吸附效果,吸附剂最佳投放配比为0.5 g/L AC-AB和1.1 mmol/L CTAB,当BPAF初始浓度为100 mg/L时,其最大吸附量为284.6 mg/g。动力学模型和吸附等温式拟合结果表明Pseudo-second-order 模型和 Dubinin-Ashtakhov(D-A)模型对 BPAF 在 AC-AB 上的吸附行为拟合效果最好。热力学参数的计算表明该吸附体系是一个自发、自由且吸热的过程。BPAF在pH = 5.0~8.0的范围内显示了较好的去除效果;离子强度的增加降低了 BPAF的吸附量;碳酸氢根(HC03-)、硫酸根(S042-)和磷酸根(PO43-)三种无机离子对其吸附量有不同程度的降低。BPAF在AC-AB上的反应速率受到外部传质和粒子内扩散作用的共同影响,且后者起主导作用;疏水性作用、氢键作用和π-π电子供受体作用是CTAB增强BPAF吸附效果的主要机理。乙醇作为再生剂,对AC-AB具有显著的再生效果。(4)在AC-AB和CTAB最佳投放比例条件下,一步法去除双元体系中BPAF和BPA的吸附总量高达383.3 mg/g。为了探究AC-AB在废水处理中的实际应用价值,本文选择BPAF和BPA的双元体系作为吸附对象,动力学模型和吸附等温式拟合结果表明,Pseudo-second-order模型和Redlich-Peterson(R-P)模型对BPAF和BPA在AC-AB上吸附总量的拟合效果最好。BPAF的6F基团结构使其在固液相之间的转移中受到阻力,导致BPAF的吸附量低于其在单一体系中的吸附量,在与BPA的竞争中处于劣势。
其他文献
随着人们生活水平的提高,天然防霉剂日益受到重视。烟草、卷烟的霉变是贮烟病害的主要因素,易造成重大经济损失。而天然植物精油有着广谱抑菌的特点,可以作为一种理想的新型
剃齿加工是当前齿轮精加工的主要方法,在齿轮加工行业有着广泛的应用。但是,用标准剃齿刀加工被剃齿轮后,被剃齿轮齿面节圆附近会呈现不同程度的“齿形中凹”现象,尤其是在大
Al2O3-ZrO2共晶陶瓷在接近熔点的超高温环境中仍能保持优异的力学性能和和化学稳定性,在航空航天等超高温强氧化环境下具有极高的潜在应用价值。长期以来,科研工作者的研究主
随着制造技术、新型材料等航空航天基础研究的发展,模仿像鸟类翅膀一样灵活的变弯度机翼的研究日渐增多。但是,多年来变弯度机翼的发展多受传统刚性材料和传统驱动方式的掣肘
目前,世界经济重心已经向城市群转移,我国所处的快速城市化发展阶段,城市群也在发挥着尤为关键的作用。城市群内部区域经济差异问题也已成为学术界研究的热点,然而现有城市群
考布他汀A-4(CA-4)作为一种具有抗癌能力的天然药物分子,在近几年来越发受到人们的重视。然而,由于CA-4自身水溶性差,生物利用度过低,并且对普通细胞具有毒性等原因,在临床治
利用氨气为还原剂的NH3-SCR技术是当前控制柴油机NOx排放的重要技术,考虑到发动机实际运行工况以及SCR系统上游的DPF再生,NH3-SCR催化剂应当具有宽活性温度窗口、高的氮气选
近年来,研究表明具有非均匀层状结构的材料具有良好的强度和塑性匹配,然而,针对同质非均匀层状结构材料的研究鲜见报道。因此,制备具有非均匀层状结构的同质材料并研究其组织
碳钢在石油化工行业和生活的各个领域中被广泛应用,但碳钢的耐蚀性不好,且在使用时时常会接触到各种腐蚀介质,特别是与酸性介质,这对碳钢的使用寿命有很大的影响,也会造成重
受加工效率与成本限制,毫米级宽度的窄槽结构难以用传统机械方式进行加工,实际生产中常采用片状电极电火花成型加工的方式制得。尽管如此,此类结构在电火花成型加工中仍然存