不同原料生物炭材料对雌激素的吸附

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随着工农业的发展,大量环境雌激素被利用并排放到水体环境中,这些雌激素的残留存在诸多环境风险,引起环境质量恶化甚至生态系统失调,对水体、大气、土壤、动植物和人类都构成了严重威胁。人们生产生活活动都离不开水资源,同时水环境的污染破坏问题也相当严峻,雌激素痕量但效应强、污染范围广、分解持久、生物累积性强,因此水体残留雌激素引发的环境问题受到了广泛的关注,环境雌激素及其影响因子在某些环境条件下,还会扩大污染范围向地下水环境迁移造成不可逆转的危害。释放到水环境中的雌激素会污染水体,向其他环境转移时会扩大污染范围,雌激素的残留还会促进抗生素耐药微生物的进化,产生毒性和抗药性,污染环境,危害人体健康。最有效的污染控制方式是从污染源头和传播途径缓解雌激素的污染,因此了解环境雌激素在环境中的迁移转化至关重要。生物炭因其独特的物理和化学特质被广泛用于工农业生产,包括吸附效应、生物能源、温室气体的减排、土壤的固氮、改良及修复等。不同生物炭的物理化学性质是不一样的,在其应用方面也是不同的,生物炭可以通过对环境雌激素吸附行为的影响进而影响环境雌激素的迁移归趋,引起了国内外众多学者对减轻环境污染机理研究的广泛关注。因此,研究不同原料生物炭材料对雌激素的吸附至关重要,为此本研究以柏树枝生物炭、柚子皮生物炭、竹子刨花生物炭、花生壳生物炭、玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭六种生物炭对双酚A和17α-乙炔基雌二醇的吸附数据为研究对象,探究不同生物炭性质对双酚A和17α-乙炔基雌二醇吸附的影响。主要成果如下:1.不同原料生物炭表面均含有羟基、羰基、羧基等官能团,且具有微孔数量多、空隙小、比表面积大等特性,这些性质均有利于环境雌激素的吸附。2.生物炭对双酚A和17α-乙炔基雌二醇的吸附强度与生物炭的疏水性有关。不同生物炭的疏水性和芳香性不同,故其分别对双酚A和17α-乙炔基雌二醇的吸附量也不同。本研究了解到,Freundlich模型对等温吸附实验的模拟度更好,且含氧官能团随着生物炭制备温度的升高逐渐减少,使得不同生物炭具有了更高的芳香性和疏水性,同时高温使生物炭原本存在的孔隙发生裂解,孔数量增加,单个孔隙变小,比表面积增大,孔隙填充作用使得雌激素可以更好的吸附到生物炭上。3.双酚A和17α-乙炔基雌二醇在生物炭上的吸附量与双酚A和17α-乙炔基雌二醇的性质也有关,不同的污染物在同一种生物炭上的吸附量是不一样的,与污染物的疏水性和表面官能团有关。对于双酚A和17α-乙炔基雌二醇来说,受双酚A立体结构的影响,更容易吸附在生物炭表面,且双酚A表面有两个苯环,与生物炭之间形成的π-π电子供受体作用更强,所以生物炭对双酚A的吸附能力强于17α-乙炔基雌二醇。
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