论文部分内容阅读
由于新型污染物的出现,保持和维护全球生态环境的工作也就愈加受到关注,而研发以生物质材料为原料的低成本环境友好型吸附材料并应用于水污染防治和环境修复中的工作也变得非常必要。本文采用纳米纤维素、氧化石墨烯和蒙脱土为材料,分别制备了氧化石墨烯-纤维素纳米晶体复合材料（CNCs-GO）和蒙脱土-纤维素纳米纤维复合材料（CMNFs-MMT）两种纳米复合材料;以此两种纳米复合材料为吸附剂对水体中的盐酸左氧氟沙星抗生素（Levo-HCl）进行吸附和脱附试验,以下影响因素被该试验过程纳入考虑范围:吸附剂的投加量、污染物初始浓度、溶液的初始p H值以及接触时间,以响应曲面法优化影响因素探究最优吸附条件。通过循环试验,对本研究所制备的两种吸附剂的循环再生性能进行探究。表征方法借助FT-IR、SEM、TEM、EDS、XPS、XRD、DLS、BET等,分析材料的结构和性质的变化。本研究经过系统的试验过程,结论如下:1)影响因素优化试验。本文首先确定了CNCs-GO和CMNFs-MMT吸附Levo-HCl的主要影响因素和最佳试验条件。首先是CNCs-GO吸附剂,试验采用的是响应曲面法,最优试验条件如下:Levo-HCl初始浓度10.00 mg·L-1、p H为4、CNCs-GO投加量为1.00 g·L-1。吸附平衡在4 h后达到,去除率最优可达80.12%。对于CMNFs-MMT吸附剂,试验方法与上一材料相同,最优试验条件如下:CMNFs-MMT投加量为0.45 g·L-1、Levo-HCl初始浓度6.40 mg·L-1、p H为4.33。吸附平衡在92 min后达到,去除率最优可达92.30%。2)纳米复合材料吸附剂吸附Levo-HCl的机理。为探究吸附机理,对CNCs-GO和CMNFs-MMT的吸附过程分别进行了动力学和等温线试验。动力学模型有:伪一阶动力学模型、伪二阶动力学模型、颗粒内扩散模型。吸附等温模型有:Langmuir等温模型、Freundlich等温模型和Sips等温模型。经试验,CNCs-GO和CMNFs-MMT对Levo-HCl的最大吸附容量分别是55.74 mg·g-1和65.90 mg·g-1。3)循环再生使用性能试验。为了探究两种纳米复合材料吸附剂的再生性能及其吸附性能受到自然水体干扰效果,开展了重复利用试验。结果显示:CNCs-GO和CMNFs-MMT均表现出良好的抗自然水体干扰能力和重复利用性能。CNCs-GO在自然水体中的去除率相比纯水中下降了8.75%,重复使用6次后Levo-HCl去除率仅下降了9.14%。CMNFs-MMT在自然水体中的去除率相比纯水中下降了3.60%,重复使用6次后Levo-HCl去除率仅下降了7.00%。结构表征证明两种吸附剂均具备大的比表面积和高孔隙率,这种结构对吸附有利。对吸附后的吸附剂进行表征,SEM和TEM图像显示吸附剂表面结构发生明显变化,EDS分析显示吸附剂表面含有抗生素分子;脱附后又恢复最初的状态,证明制备的吸附剂的再生性能优良。