环丙沙星是一种广泛使用的氟喹诺酮类抗生素,近年来在水环境中频繁检出。其所引发的慢性生态毒性效应和耐药性等问题严重威胁了生态环境平衡和人类健康,引起了广泛关注。而因其在水源中以低浓度水平存在和较高的生物毒性,常规给水处理工艺难以彻底去除。吸附法具有工艺简单、成本低廉、效率较高等优点,适用于处理水中抗生素污染。因此开发能够经济高效去除水中微量环丙沙星的吸附剂就显得尤为关键。本论文主要针水中微量环丙沙星抗生素,运用金属掺杂方法研制能够高效去除水中微量环丙沙星污染的改性介孔分子筛吸附剂,通过SEM、TEM、XRD、TGA、FT-IR、BET、ZETA电位分析等表征方法和测试手段分析了吸附剂的表面形貌结构与理化性质,并研究了材料对水中微量环丙沙星吸附效能、过程与机理以及光催化再生效能。实现了针对水中微量环丙沙星,低投加量下快速吸附(短吸附平衡时间),同时通过再生手段实现吸附剂的回收利用,为吸附剂在实际工程中的应用提供了理论指导。主要结果如下:(1)首先用Al、Fe、Mn、La、Mn等金属掺杂SBA15,合成了金属改性介孔分子筛吸附剂,发现Al掺杂后改性介孔分子筛Al-SBA15吸附效能最好。最佳掺杂比例为Al:Si=10%(原子比)改性的Al-SBA15吸附剂能够高效吸附去除水中微量环丙沙星。该Al-SBA15比表面积为499.04cm2/g,平均孔径为11.09nm,平均孔容为1.25 cm3/g,是一种含有大量均匀介孔孔道的介孔材料。在环丙沙星初始浓度 100μg/L,Al-SBA15 投加量 0.02g/L,pH=7.0,20℃下,经过 60min 后,环丙沙星去除率达90%以上,相比去除环丙沙星的其他吸附剂,其所需的投加量更少,吸附平衡时间也更短(30mi基本达到平衡),实现了低投加量下快速吸附(短吸附平衡时间)。Al-SBA15吸附微量环丙沙星动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线遵循Langmuir模型,表明其吸附过程是一种单层化学络合反应。吸附剂对环丙沙星拟二级吸附常数为0.02(mg·g-1·min-1),吸附容量为59.524mg/g,朗格缪尔常数为K2=6.133L/mg。吸附是自发的,吸热的,温度升高可以提高吸附剂对环丙沙星吸附能力。溶液pH值显著影响吸附剂对环丙沙星的吸附,最佳的pH为5.0-7.0,酸性或碱性环境下吸附去除率下降较为明显。水中共存阴阳离子对吸附有一定影响,尤以阳离子对于吸附剂去除环丙沙星的影响较显著。腐殖酸的存在对环丙沙星吸附去除存在抑制作用,浓度越高抑制作用越大。不同初始浓度的影响实验表明对于水中微量环丙沙星,浓度越低去除难度越大。吸附机理为Al-SBA15表面铝与环丙沙星形成较强络合作用,同时受到静电作用的影响。(2)通过Ti、Al金属共掺杂合成了具有光催化再生能力的共掺杂改性介孔分子筛吸附剂Ti-Al-SBA15,最佳元素掺杂比例为Al:Ti:Si=1:3:10(原子比)。Ti-Al-SBA15上存在(101)晶面,具备紫外光催化能力,可在吸附后对材料进行光催化再生。Ti-Al-SBA15因为两种元素掺杂,掺杂元素进入孔道,一定程度上造成孔道堵塞,较之SBA15,孔径、比表面积都出现了一定程度的下降,比表面积为407.08cm2/g,平均孔径为7.36nm,平均孔容为0.75cm3/g。但该吸附剂仍是一种含有大量介孔孔道介孔材料,具有较好的吸附效能。在环丙沙星初始浓度100μg/L,Ti-Al-SBA15投加量0.02g/L,pH=7.0,经过半小时吸附后,在紫外光照15min内可完全去除环丙沙星。溶液pH值和水中共存离子影响吸附剂对环丙沙星的吸附,最佳的pH为5.0-7.0。阴阳离子离子对于改性介孔分子筛光催化再生有一定影响,其中Fe3+的影响最为明显。光催化再生使得环丙沙星脱去官能团,裂变为小分子物质,失去络合作用,使材料得到再生。Ti-Al-SBA15能有效降解污染物,矿化率为78%。Ti-Al-SBA15具有良好的紫外光催化再生性能,经过4次吸附-催化再生的循环使用,对环丙沙星的吸附去除率仍可以达到8 2.8%,通过再生手段实现了吸附剂的回收利用。