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富里酸和腐殖酸是广泛存在于自然界各处地表环境中的大分子混合物,含有大量的活性基团,具有酸性、亲水性、界面活性、离子交换能力、吸附能力和络合能力等特性,是影响生态环境的重要因素。富里酸和腐殖酸的结构组成至今还未明确,充分了解富里酸和腐殖酸的结构组成将有助于更好的认识其环境效应。
本文以城市污泥和树叶为原料,进行好氧堆肥,采用碱溶酸析法,从腐熟的堆肥中提取富里酸、腐殖酸和胡敏素。随后采用XAD-8大孔吸附树脂法、四级膜分离法、水洗纯化法对富里酸、腐殖酸和胡敏素进行了分级和纯化处理。采用超高效液相色谱-高分辨质谱技术,可将富里酸分为六种组分,并对富里酸各组分的分子量和化学式做了解析,对化学结构做了合理推测。最后,利用腐殖酸和胡敏素为吸附剂,选取铜、镉、铅、锌元素作为研究元素,探讨了腐殖酸和胡敏素对这四种重金属元素的吸附作用。主要研究结果如下:
XAD-8大孔吸附树脂法是纯化处理富里酸的有效方法,四级膜分离法可按照分子量大小将富里酸分为四种级分。富里酸和腐殖酸主要由C、H、O、N四种元素组成,分子结构中含有大量的芳香结构、-OH键和含氧官能团。13C核磁共振波谱(13C NMR)结果表明,腐殖质物质中的碳主要以脂肪碳、芳香碳、羧基碳的形式存在。X射线光电子能谱(XPS)显示富里酸、腐殖酸和胡敏素表面的碳元素有七种化学形态,氮元素有四种化学形态,氧元素有两种化学形态。热分析(DSC/TG)结果表明腐殖质存在放热峰,比表面积(BET)分析结果证明腐殖质比表面积较小。
高效液相色谱法(HPLC)是分离富里酸的有效方法,在建立分离方法时,研究了流动相、色谱柱、温度、洗脱模式等对分离效果的影响。采用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱仪技术(UPLC-TOF-Q/MS),在正离子检测模式下,可将富里酸分离成六种单一的化合物。
腐殖酸和胡敏素可以有效地吸附溶液中的Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+,吸附时间、反应温度、pH值、重金属离子初始浓度、吸附剂添加量等因素对吸附过程有显著影响。在反应温度为25℃、pH为2.0、反应时间为6h的条件下,胡敏素添加量为2.5g时,对浓度为100mg/L的Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+的去除效果分别为91.47%、85.14%、98.61%、69.71%。
本文以城市污泥和树叶为原料,进行好氧堆肥,采用碱溶酸析法,从腐熟的堆肥中提取富里酸、腐殖酸和胡敏素。随后采用XAD-8大孔吸附树脂法、四级膜分离法、水洗纯化法对富里酸、腐殖酸和胡敏素进行了分级和纯化处理。采用超高效液相色谱-高分辨质谱技术,可将富里酸分为六种组分,并对富里酸各组分的分子量和化学式做了解析,对化学结构做了合理推测。最后,利用腐殖酸和胡敏素为吸附剂,选取铜、镉、铅、锌元素作为研究元素,探讨了腐殖酸和胡敏素对这四种重金属元素的吸附作用。主要研究结果如下:
XAD-8大孔吸附树脂法是纯化处理富里酸的有效方法,四级膜分离法可按照分子量大小将富里酸分为四种级分。富里酸和腐殖酸主要由C、H、O、N四种元素组成,分子结构中含有大量的芳香结构、-OH键和含氧官能团。13C核磁共振波谱(13C NMR)结果表明,腐殖质物质中的碳主要以脂肪碳、芳香碳、羧基碳的形式存在。X射线光电子能谱(XPS)显示富里酸、腐殖酸和胡敏素表面的碳元素有七种化学形态,氮元素有四种化学形态,氧元素有两种化学形态。热分析(DSC/TG)结果表明腐殖质存在放热峰,比表面积(BET)分析结果证明腐殖质比表面积较小。
高效液相色谱法(HPLC)是分离富里酸的有效方法,在建立分离方法时,研究了流动相、色谱柱、温度、洗脱模式等对分离效果的影响。采用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱仪技术(UPLC-TOF-Q/MS),在正离子检测模式下,可将富里酸分离成六种单一的化合物。
腐殖酸和胡敏素可以有效地吸附溶液中的Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+,吸附时间、反应温度、pH值、重金属离子初始浓度、吸附剂添加量等因素对吸附过程有显著影响。在反应温度为25℃、pH为2.0、反应时间为6h的条件下,胡敏素添加量为2.5g时,对浓度为100mg/L的Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+的去除效果分别为91.47%、85.14%、98.61%、69.71%。