氨基酸修饰磁性纳米氧化铁对水体中五价砷的吸附行为研究

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaronlonghao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水体砷污染已经成为全球范围内广泛存在的环境污染问题。作为引起重大公共卫生关注的10种化学品之一,天然地下水中砷含量超标对人体健康会造成巨大的潜在危害,也使国际上对饮用水标准中砷浓度的限制日趋严格。由此,包括传统的重金属吸附技术在内的水处理技术的研发与改良也日益迫切。磁性纳米氧化铁材料以其大的比表面积和丰富的孔隙分布,以及易于磁性分离的优势,成为极具潜力的饮用水除砷材料。利用多种有机物对磁性纳米氧化铁进行修饰,是提升材料处理砷污染水体性能非常有前景的技术之一,而利用高等电点的天然单体氨基酸进行修饰,至目前为止尚没有公开的文献报道。  本研究中采用一种经过改进的共沉淀合成方法,选用精氨酸(L-Arginine)与赖氨酸(L-Lysine)对磁性纳米Fe3O4进行表面修饰,成功合成了两种磁性纳米颗粒吸附剂Arg-MNPs与Lys-MNPs。通过利用X射线衍射分析,傅里叶变换红外光谱分析,热重分析,交变频率磁强计分析,Zeta电势测定等多种手段对材料进行表征,研究了材料的化学组成与吸附机理,并结合吸附动力学与吸附热力学模型进行吸附行为模拟,得出材料的吸附动力学性能以及最大吸附容量;进而根据实际应用中可能存在的环境变量,探讨了水体酸碱度,常见共存离子,天然有机物等因素对该材料吸附水体中砷性能的影响。  实验结果显示,Arg-MNPs和Lys-MNPs两种材料均具备约73.0emu/g的饱和磁化量,能够通过简便的外加磁场在5分钟内从水体中完全分离,克服了吸附剂难以回收所造成的二次污染问题;与同种方法合成的单一磁性纳米Fe3O4相比,Arg-MNPs和Lys-MNPs对As(Ⅴ)的吸附量从12.12mg/g分别提升至29.14mg/g和23.86mg/g,表明氨基酸的负载对材料吸附性能具有明显促进作用。在pH~6,初始As(Ⅴ)浓度达100μg/L的条件下,超过90%的As(Ⅴ)能够在10min内利用0.1g/L Arg-MNPs或Lys-MNPs完成吸附,并且在pH3~9的较广范围内,两种吸附材料的吸附性能均能保持在相对稳定的水平。另外,在天然地下水中常见的以腐殖酸和硅藻酸为代表的天然有机质(NOM),和以SO42-,HCO3-,SiO32-,PO43-为代表的共存阴离子,在较高浓度条件下均不会明显影响两种材料对As(Ⅴ)的吸附效果,其中在与AsO43-化学性质类似的PO43-高达50mg/L的实验条件下,As(Ⅴ)的去除率仍然能够达到83%,表明两种材料具有较好的抗PO43-干扰性能,这一特性在前人研究结果中少有报道。通过利用Challenge Water以及长江水样作为真实水质的代表进行吸附实验,验证了两种材料在实际水质条件下同样表现出良好的吸附性能,均能够将水体砷浓度由100μg/L降至10μg/L的最大污染浓度(MCL)以下。另外,为验证两种材料的可逆吸附性能,研究还进行了多轮循环吸附与脱附的实验,实验结果显示,Arg-MNPs和Lys-MNPs在第5循环吸附试验中仍然均能达到大于10mg/g的饱和吸附容量,表明两种材料均具有良好的重复利用性能。综合上述研究结论可以得出,利用氨基酸修饰的磁性纳米氧化铁吸附材料是一种具有广泛应用前景的新型环境友好吸附材料。
其他文献
在实际应用中,活塞模具系列建模系统能方便的支持模具系列建模的工作.用该系统做系列模具造型时,用户只需为该系列模具造型一副基础模具,在系统的帮助下进行简单的操作就能完
该论文以2,4-二氯苯酚、苯胺、氯苯为研究对象,对AOP法与普通氧化法的氧化效果进行了比较.同普通氧化法相比,AOP法具有反应速率快,无选择性,降解彻底等优点.AOP法对目标污染
该论文采用SEM、EXD、FT-IR、MS、TOC和ICP等方法确定了超滤处理回用印钞擦版废液过程中产生膜污染的主要无机污染元素和有机污染物,提出了相应的膜污染机理,找到了有效的清
学位
随着我国市场经济的迅速发展,国民经济得到了提升,各行各业都有着不同程度的发展,建筑业也不例外.建筑工程最关键的就是保证质量,通过不断的创新和提升土木工程的施工技术,能
本文共分四部分: 第一部分介绍了高氯化银乳剂的发展概况及用于高氯化银乳剂的稳定剂和防灰雾剂,对稳定剂和防灰雾剂的作用机理进行了概述。 第二部分应用原子力显微镜观
水是人类赖以生存和发展的源泉,然而水资源缺乏和水污染严重已成为全世界范围内十分严峻的问题。传统的生物处理方法对氮磷的去除效果较差,物理化学方法成本高且产生的污泥难以
该文在高合金化铝合金阳极氧化基础上,研究提高氧化膜均匀性、耐蚀性和综合力学性能的阳极氧化工艺及系列处理技术.采用传统失重法、电化学测试技术、现代分析测试技术、阳极
针对电镀锌废水处理后的含锌泥饼(含锌约20﹪),进行了化学方法回收锌的实验研究.首先用硫酸浸取废渣,将元素锌与大量的杂质元素进行初步分离,当pH值控制在5左右,浸取时间为2小
该研究的目的旨在寻找一种全生物降解塑料材料,代替目前在一次性快餐盒、包装材料等领域大量使用的通用塑料制品,从而减轻通用塑料废弃物造成的环境污染问题.课题着重研究了