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《浙江工业大学》 2017年
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改性活性炭吸附水中内分泌干扰物双酚A的研究

吕迪  
【摘要】:内分泌干扰物(EDCs)是一种可以干扰生物体内分泌系统的外源性化学物质,在低剂量下就能造成生物体及其后代的内分泌系统紊乱,因此引起了人们的广泛关注。在众多的内分泌干扰物中,双酚A(BPA)作为一种重要的化工原料,应用广泛,污染也更为突出,是一种典型的内分泌干扰污染物,因此本研究以双酚A(BPA)为目标污染物。采用活性炭吸附技术去除水中有机污染物已被认为是一种最为有效和广泛的处理方法,这是因为活性炭具有比表面积大、化学性质稳定等优点,是一种普遍使用的吸附材料,广泛应用于废水的深度处理。但目前常用的商业活性炭多用于常见污染物的去除,对去除这些新型内分泌污染物应用较少,因此研究选取两种常用商业活性炭并进行不同方式的改性处理,探究双酚A(BPA)在不同活性炭上的吸附行为及吸附能力,为实际利用提供理论指导。本研究对两种不同材质的商业活性炭F6(煤质活性炭)和OLC(木质活性炭)分别进行高温N2还原改性、盐酸(HCl)改性和氢氧化纳(NaOH)改性,制得不同理化性质的活性炭。通过吸附动力学实验和吸附等温实验探究不同改性活性炭对BPA的吸附行为及吸附能力,并分析其吸附机理。同时考察溶液的温度、pH和离子强度等因素对原始活性炭吸附BPA效果的影响。研究表明:改性处理在一定程度上改变了活性炭的物理结构和表面化学性质,其中高温N2还原改性使活性炭的比表面积增加,但降低了活性炭的总酸度,其等电点也随之增加。而HCl改性和NaOH改性对活性炭的比表面积影响很小,但HCl改性增加了活性炭的总酸度,降低了等电点,而后者表现出相反的变化趋势。通过动力学实验发现活性炭对BPA的吸附更符合假二级动力学模型,而等温实验进一步表明BPA在活性炭上的吸附为Langmuir吸附。改性后活性炭都表现出较好的吸附能力,其中HCl改性后活性炭吸附能力最强,F6-A和OLC-A的饱和吸附量分别可达到347.22 mg/g和234.19 mg/g,其次是高温N2改性,最后是NaOH改性。机理分析表明:活性炭吸附BPA主要遵循π-π色散作用理论,即活性炭表面石墨层π电子和BPA芳环π电子之间存在π-π色散力。活性炭的pHpzc决定着表面所带电荷量,当活性炭的pHpzc与溶液pH接近时,活性炭与BPA分子之间的π-π色散作用增强,使活性炭表现出最好的吸附能力。本研究利用原始活性炭考察溶液温度、pH和离子强度对吸附BPA效果的影响。活性炭对BPA的吸附能力随着温度的升高而降低,热力学参数表明BPA在活性炭上的吸附过程是自发的、放热的物理过程。溶液pH值通过改变活性炭表面电荷和BPA在溶液中分子形态明显地影响活性炭对BPA的吸附能力。在pH=8时由于强化的π-π色散作用,F6和OLC活性炭都表现出较好的吸附能力,而在pH=11时活性炭与离子态的BPA产生静电斥力导致两种活性炭吸附能力最弱。此外,少量的NaCl(0.01 mol/L)会提高活性炭对BPA的吸附能力,这是由于NaCl离子的电荷屏蔽作用和盐析效应的结果。然而当NaCl浓度高于0.01 mol/L,大量的NaCl与BPA分子形成竞争占据吸附位点,使活性炭的吸附能力下降。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703

【参考文献】
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