仿生脂肪吸溶材料制備及對水體中疏水性有機(jī)污染物去除的研究.pdf

1、難降解疏水性有機(jī)污染物(HydrophobicOrganicContaminants，HOCs)，包括了目前高度關(guān)注的持久性有機(jī)污染物，由于其對生物降解、光解、化學(xué)分解作用有較高抵抗能力，一旦排放到環(huán)境中，可以在水體、土壤和底泥等介質(zhì)中長時(shí)間存留；同時(shí)由于其低水溶性和高脂溶性特性，一旦進(jìn)入生物體內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生生物蓄積毒性。研究表明，生物脂肪組織可以對疏水性物質(zhì)有效富集，其富集程度與生物體脂肪含量呈正比。 基于以上事實(shí)，本研究從仿生學(xué)

2、角度出發(fā)，通過對疏水性有機(jī)污染物在生物脂肪組織中的富集過程研究模擬，選擇合適材料，通過界面聚合構(gòu)建以脂肪細(xì)胞為母本的仿生脂肪吸溶材料(BiomimeticFatAdsolubleAgent，BFAA)，并對水體中難降解疏水性有機(jī)污染物進(jìn)行有效去除，尤其是低濃度，通過常規(guī)手段無法徹底根除的對生物體具有危害的持久性有機(jī)污染物進(jìn)行有效處理，是仿生學(xué)在污染控制應(yīng)用中的一種全新探索。 研究主要成果和結(jié)論包括： (1)采用界面聚合工

3、藝制備BFAA，整體工藝簡單可靠，條件易于控制：BFAA具有親水性的膜和親脂性的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，親水性的膜允許攜帶HOCs的水體穿過膜，親脂性的內(nèi)含物三油酸甘油酯將HOCs富集截留。 (2)根據(jù)本論文研究成果，提出了吸溶(adsolution)概念，可以對BFAA去除疏水有機(jī)污染物的行為進(jìn)行恰當(dāng)描述。 (3)20mg/L的BFAA和粉末活性炭(PowderActivatedCarbon，PAC)均可以將10gg/L的林丹降低至

4、飲用水最大允許濃度O．1~tg/L：由于BFAA對于HOCs富集作用的持續(xù)性，在低劑量下BFAA對于林丹的去除效果優(yōu)于PAC。BFAA在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)(0-40~tg/L)對林丹的吸溶屬于快速反應(yīng)過程，內(nèi)擴(kuò)散是吸溶過程的控制步驟，其吸溶過程遵循一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；線性分配方程可以很好的描述BFAA去除林丹的行為。 (4)30mg／0．1L的BFAA和PAC對于試驗(yàn)濃度(50-500μg幾)范圍內(nèi)葸、菲、芴和萘的去除效果良好，去除率達(dá)

5、到90﹪以上，均優(yōu)于顆粒活性炭(GranularActivatedCarbon，GAC)，在低劑量情況下，BFAA對于葸、菲、芴、萘的去除效果優(yōu)于PAC和GAC：BFAA對葸、菲、芴和萘的吸溶過程以及PAC和GAC對蒽、菲、芴和萘的去除過程的反應(yīng)均遵循～級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；葸、菲、芴和萘的辛醇．水分配系數(shù)與BFAA吸溶量無關(guān)，但是與PAC和GAC吸附量表現(xiàn)為線性相關(guān)。 (5)滲濾液尾水中8．3﹪含量的HOCs由80﹪分布于水體中的部分

6、和20﹪吸附在大分子有機(jī)質(zhì)上的部分組成；滲濾液尾水中分子量屬于寬分布(34.514646Dalton)，分子量介于200-500Dalton的溶解性有機(jī)物的含量最高，分別占總量以及低于1000Dalton總量的77．3﹪和88.9﹪；經(jīng)過生物法處理后的滲濾液尾水中小分子水溶性物質(zhì)非常穩(wěn)定，而正是這部分小分子水溶性物質(zhì)主要貢獻(xiàn)了滲濾液尾水的COD，即使采用活性炭吸附，去除效率也是有限的。 (6)2g/LBFAA或PAC可以完全去除

7、滲濾液尾水中分布的疏水性有機(jī)物；經(jīng)過3g/LPAC、BFAA、GAC以及大孔樹脂(Resin)處理后的水體分子量整體下降程度分別為12.8、6.7、10．4和10．2﹪，處理后滲濾液尾水分子量分布更加分散；但是對于滲濾液尾水COD去除率較低(30﹪以下)。 (7)BFAA對疏水性有機(jī)物的吸溶包括BFAA膜對疏水性有機(jī)物的的表面吸附作用和BFAA內(nèi)含物三油酸甘油酯對疏水性有機(jī)物的溶解作用二部分，并以三油酸甘油酯對疏水性有機(jī)物的溶解

8、作用為主。疏水性有機(jī)物首先聚集在BFAA表面，然后通過孔隙進(jìn)入BFAA內(nèi)被三油酸甘油酯溶解，BFAA表面騰出吸附位點(diǎn)，疏水性有機(jī)物重新吸附至其表面，然后再次被三油酸甘油酯溶解，從而達(dá)到去除。 (8)BFAA對HOCs的最大吸溶量不但與對應(yīng)的HOCs生物富集因子有關(guān)，而且在BFAA量一定的前提下與BFAA內(nèi)含物三油酸甘油酯均一性有關(guān)；但是HOCs的生物富集因子與BFAA對其富集速率成正相關(guān)，其原因是由于三油酸甘油酯內(nèi)部產(chǎn)生的不同瞬