改性建筑废砖吸附水中典型PPCPs效能与机制研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:nbu_james
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近年来,药品和个人护理品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)作为一类新型污染物,在水环境中被不断的检测出,其引发的环境问题受到人们越来越多的关注。同时,随着我国城市化进程的加快,建筑垃圾也受到越来越多的关注,如何减轻其危害并将其资源化利用是亟待解决的问题。本论文主要以典型建筑垃圾-建筑废砖作为载体,将铁氧化物和表面活性剂负载到建筑废砖的表面,从而制备出改性建筑废砖吸附剂。进一步研究其对水中典型的PPCPs-西咪替丁(CTD)和双氯芬酸(DCF)的吸附效能和机制。主要结论如下:(1)成功的将针铁矿和赤铁矿负载到建筑废砖的表面,分别制备出了酸洗砖(PRBP)、针铁矿改性砖(GCBP)和赤铁矿改性砖(HCBP),并研究了三种吸附剂对水中CTD的去除效能。结果表明:经铁氧化物改性后,吸附剂比表面积有所降低,但孔隙体积增大,表面铁氧化物含量增多;铁氧化物能显著的提高吸附剂对CTD的吸附,其中GCBP的效果更好;三种吸附剂对CTD的吸附4h左右达到平衡,符合准二级动力学模型,Langmuir模型能很好的拟合吸附等温线数据,说明三种吸附剂对CTD的吸附过程存在单分子层化学反应;溶液的pH值和离子强度会显著影响吸附效能,最佳pH值为6.0,离子强度会抑制对CTD的吸附。(2)在上述研究的基础上,进一步研究了三种吸附剂对DCF的去除效能与机制。结果表明:HCBP、GCBP和PRBP对DCF的最大吸附量为292.3、220.5和187.9μg/g,铁氧化物改性有效地促进了吸附剂对DCF的吸附,其中HCBP的效果更好;三种吸附剂对DCF的吸附在5h内迅速增加,吸附动力学符合准二级动力学模型,等温线符合Langmuir模型,说明三种吸附剂对DCF的吸附是单分子层化学反应;温度升高,三种吸附剂对DCF的吸附量降低,吸附是放热反应;当溶液pH值升高时,DCF吸附量迅速降低,而随着离子强度的升高,吸附量先升高后降低。(3)成功制备了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性建筑废砖(CCBP),深入研究其与PRBP对DCF的去除效能。结果表明:CCBP对DCF的最大吸附容量达到33mg/g,远高于改性前的0.19mg/g;CCBP对DCF的吸附2h达到平衡,吸附符合准一级动力学模型和Langmuir等温线模型,说明吸附过程存在着物理化学反应;温度升高,DCF的吸附量降低,吸附为放热反应;溶液的pH值和离子强度增加,DCF的吸附量大大降低,改性后的吸附剂通过静电作用及物理化学吸附作用高效去除DCF。
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