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微量可溶性有机氮(Dissolved Organic Nitrogen,DON)在饮用水的消毒处理过程中会产生含氮消毒副产物(Nitrogenous Disinfection By-product,N-DBPs),如:卤代乙腈(Haloacetonitriles,HANs)、亚硝胺(Nitroamines)和卤代硝基甲烷(Halonitromethanes,HNMs)等造成饮用水的污染,损害人体健康。氨基酸是可溶性有机氮的重要组成部分,也是含氮消毒副产物生成的重要前体物。因此,去除水中的氨基酸可以有效减少饮用水中含氮消毒副产物的产生。吸附法具有去除效率高,操作简便等特点,被广泛用于水中有机污染物的去除。此外,氨基酸的在固液界面的吸附研究有助于了解蛋白质、多肽和酶的吸附行为和作用机制,并对其在制药、食品、农产品加工等领域内的实际应用有着重要的意义。 本研究以苯丙氨酸(Phenylalanine,Phe)、赖氨酸(Lysine,Lys)和谷氨酸(Glutamic acid,Glu)三种典型氨基酸作为研究对象,分别使用Mg-Al水滑石(Mg-Al-CO3-hydrotalcite)、共价三嗪多孔材料(Covalent Triazine-basedFramework,CTFs)和钛纳米管(Titanate Nanotube,TNT)和活性炭(ActivatedCarbon,AC)作为吸附剂,系统的研究了它们对氨基酸的吸附行为和吸附作用机制。 分别利用元素分析、X射线衍射分析(XRD)、比表面积及孔径分析(BET)、透射电子显微镜分析(TEM)、热重分析(TG)、Zeta电位测定等表征手段研究了四种材料的组成结构、结晶形态和表面电性等基本性质。此外,四种材料还分别被用于氨基酸的吸附。通过吸附等温线、吸附动力学、离子强度影响和pH值影响等实验探讨了氨基酸在材料表面的吸附机制、吸附推动力的控制因素以及水环境化学条件的影响。在上述表征和实验的基础上,分别分析了三种典型氨基酸在四种材料表面的吸附行为、吸附作用力和吸附的影响因素。 结果表明,苯丙氨酸在AC和CTFs表面吸附的主要作用力是疏水力,且CTFs对其吸附强度和吸附亲和力比AC更强;电解质浓度的变化,对苯丙氨酸在CTFs和AC表面的吸附影响很小;在pH值位于苯丙氨酸的等电点附近时,两种材料的吸附量最大。赖氨酸在TNT和AC表面的吸附主要作用是静电力和分子筛效应,它的吸附量会随着pH值的升高而增大,吸附的最高点位于其等电点附近;电解质溶液的存在和升高,会降低赖氨酸在上述两种材料表面的吸附量。谷氨酸在AC表面吸附的主要作用力为静电力,它的吸附量会随着pH值的升高而降低,吸附的最高点位于其等电点附近;电解质溶液的存在和浓度的升高会逐渐降低谷氨酸的吸附量。 Mg-Al水滑石对苯丙氨酸和谷氨酸的吸附量明显高于AC,在高pH值条件下,表现出了很好的同类型分子的吸附应用前景;电解质溶液的加入,与氨基酸形成竞争,减少了它的吸附。