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本文以黄浦江沉积物为研究对象,以典型药物和个人护理品(PPCPs)污染物磺胺甲恶唑(SMX)为目标污染物,研究了铜共存时,SMX在沉积物及其组分上的吸附特性,探讨了吸附机理。首先考察了Cu2+与SMX浓度比例及环境因素(pH值、离子强度、腐殖酸、表面活性剂等)对Cu2+共存时SMX在沉积物上吸附的影响;然后,通过分离出沉积物中的胡敏素和铁锰氧化物,进一步研究了Cu2+与SMX共存时,SMX在沉积物不同组分上的吸附行为;最后,结合络合实验和各种仪器表征手段探讨了SMX在沉积物上的吸附机理,得出主要结论如下:(1)无论Cu2+是否存在,SMX在沉积物上的吸附24 h左右可达到吸附平衡,SMX在沉积物上的吸附过程更加符合准一级动力学模型,Cu2+的存在明显有利于SMX在沉积物上的吸附且提高了SMX在沉积物上的吸附速率。同时,Cu2+的存在使SMX在沉积物上的吸附等温模型发生改变。Langmuir模型能够较好地描述单独SMX在沉积物上的吸附,而Freundlich模型能更好地模拟Cu2+存在时SMX在沉积物上的吸附。(2)Cu2+共存时pH对SMX在沉积物上的吸附影响显著,在pH=2.5-3.5的范围内SMX的吸附量呈现出先升后降的趋势。pH=2.5和3时,随SMX浓度增加,单独SMX及Cu2+存在下的SMX在沉积物上的吸附量也相应增加。同时,Cu2+的存在对SMX在沉积物上的吸附起促进作用。pH=3.5时,从整体上表现为单独SMX及Cu2+存在下SMX在沉积物上的吸附量随SMX浓度的增加而增加。在5-40 mg/L时,依旧是Cu2+存在下的SMX吸附量高于单独SMX,但是在浓度为60-100 mg/L条件下,单独SMX的吸附量高于Cu2+存在下SMX的吸附量。(3)当pH=2.5,SMX在沉积物上的吸附受Cu2+与SMX的摩尔浓度比值的影响。随着Cu2+与SMX比值的增大,SMX在沉积物上的吸附效果更加明显,Cu2+含量的增加极大地促进了SMX在沉积物上吸附。(4)不同离子类型和离子强度对SMX在沉积物上的吸附都有明显的影响。随K+离子强度的增加,对单独SMX及Cu2+存在下的SMX在沉积物上的吸附都呈现出先增后降的趋势;随着Ca2+浓度的增高,单独SMX的吸附量也随之增高,而Cu2+存在情况下的SMX吸附量略有降低。Na+浓度的提高对单独SMX和Cu2+存在下的SMX的吸附量都造成了下降。(5)加入不同浓度的腐殖酸(2-20 mg/L)均抑制了SMX的吸附,对于单独SMX而言,随体系中腐殖酸浓度的升高,SMX在沉积物上的吸附情况基本没有变化。Cu2+存在下,在低浓度的外源腐殖酸存在时,Cu2+与SMX产生共吸附作用,使SMX的吸附量增加。当腐殖酸浓度较高时,降低了SMX在沉积物上的吸附。(6)不同类型的表面活性剂对SMX在沉积物上的吸附作用影响不同。具体表现为:Tween-80浓度小于临界胶束浓度(CMC Tween-80=14 mg/L)时,单独SMX在沉积物上的吸附量呈现上升趋势;Tween-80浓度大于14 mg/L,其在沉积物上的吸附量逐渐下降。Cu2+存在下的SMX在沉积物上的吸附也有类似的趋势。当低于鼠李糖脂临界胶束浓度时,单独SMX在沉积物上的吸附量随鼠李糖脂浓度的增加而逐渐增加,高于其临界胶束浓度时,吸附量出现下降。Cu2+存在时,SMX在沉积物上的吸附量呈逐渐下降趋势。十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的存在会抑制SMX在沉积物上的吸附。在整个选取的SDBS浓度范围内,不论Cu2+存在与否SMX在沉积物上的吸附量都表现为先增后减的趋势。三种类型的表面活性剂中,非离子型表面活性剂Tween-80和阴离子型表面活性剂SDBS对Cu2+与SMX共存体系下SMX在沉积物上的吸附影响都很显著,区别在于前者体现在促进而后者体现在抑制。(7)通过分离出沉积物的主要组分胡敏素和铁锰氧化物,研究了Cu2+存在时,SMX在沉积物组分SD(胡敏素)、SA(去除了铁锰氧化物的沉积物)上的吸附情况。结果表明胡敏素对于SMX在沉积物上的吸附发挥重要作用,而铁锰氧化物的贡献较弱。(8)通过络合实验和傅里叶红外变换等手段探讨了SMX的吸附机理,结果表明,Cu2+与SMX在酸性条件下可以发生络合反应,尽管络合作用较弱,但在复杂的实际环境条件下,络合作用的存在仍然是SMX在沉积物上吸附受到促进的原因之一。单独SMX在沉积物上的吸附除了其自身的疏水作用以外还可能与沉积物表面依靠较弱的键力形成配位共价键或氢键而吸附在沉积物表面。当Cu2+存在时由于沉积物中O—H的作用,沉积物还可能会将游离的Cu2+或SMX—Cu络合物吸附在沉积物上从而促进了SMX在沉积物上的吸附。另外SMX也可能通过氨基和酰胺基团与被沉积物吸附的Cu2+进行络合或者是沉积物对Cu2+和SMX共同吸附时,Cu2+对SMX有桥联吸附作用而促进了SMX在沉积物上的吸附。