天然有機(jī)質(zhì)對(duì)炭質(zhì)吸附劑吸附多氯聯(lián)苯的影響研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(PCBs)作為一類重要的持久性有機(jī)污染物(POPs)，由于其在環(huán)境中長(zhǎng)期殘留、不易揮發(fā)、毒性較高和在生物體中蓄積等特點(diǎn)，對(duì)人體的健康和生態(tài)環(huán)境都有極大危害。天然有機(jī)質(zhì)(NOM)廣泛存在于水體和土壤中，它可以和環(huán)境污染物形成絡(luò)合物，從而影響炭質(zhì)吸附劑對(duì)環(huán)境污染物的吸附效果。本論文應(yīng)用LDPE膜被動(dòng)采樣技術(shù)，研究天然有機(jī)質(zhì)對(duì)炭質(zhì)吸附劑吸附多氯聯(lián)苯的影響及影響機(jī)制。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)3種炭質(zhì)吸附劑（草木灰、果殼活性

2、炭和煤基活性炭）理化性質(zhì)分析結(jié)果顯示，草木灰為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，BET比表面積最小，為13.53m2/g，主要以中孔和大孔為為主，其對(duì)表面積的貢獻(xiàn)率為96.6％;果殼活性炭為腸管狀結(jié)構(gòu)，管壁上有小孔，BET比表面積為204.16m2/g，微孔和中孔的貢獻(xiàn)率達(dá)90.5％;煤基活性炭為絮狀結(jié)構(gòu)，比表面積最大，為388.71m2/g，微孔和中孔的貢獻(xiàn)率為91.7％;3種炭質(zhì)吸附劑表面官能團(tuán)相差不大，共有的官能團(tuán)-CH3、-OH、-NO2、=C-O-

3、C和C-X，其中草木灰含有苯環(huán)類物質(zhì);果殼活性炭還有-C-O;煤基活性炭含有-N-H。
　　(2)本研究所用的NOM主要成分為富里酸，NOM的平均分子量為4760Da左右;3種炭質(zhì)吸附劑對(duì)NOM均有一定的吸附能力，吸附量大小順序?yàn)?煤基活性炭＞果殼活性炭＞草木灰;吸附動(dòng)力學(xué)曲線顯示，炭質(zhì)吸附劑對(duì)NOM的吸附不是簡(jiǎn)單過程，而是一個(gè)慢速-快速-慢速的復(fù)雜過程。
　　(3)被動(dòng)采樣LDPE膜的膜-水分配系數(shù)lgKpe與PCBs分子

4、的辛醇水分配系數(shù)lgKow呈現(xiàn)負(fù)相關(guān);當(dāng)水環(huán)境中存在NOM時(shí)，Kpe略微降低，但此變化不顯著。Freundlich吸附等溫方程能夠較好的擬合3種炭質(zhì)吸附劑對(duì)PCBs的吸附等溫線;吸附時(shí)間為12個(gè)月，體系不存在NOM時(shí)，3種炭質(zhì)吸附劑的吸附量均較1個(gè)月的大1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，且煤基活性炭和果殼活性炭的吸附量均較草木灰大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，說明吸附1個(gè)月時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，且吸附劑表面積是影響吸附量的主要因素;吸附時(shí)間為1個(gè)月時(shí)，少量的NOM能略微

5、促進(jìn)3種炭質(zhì)吸附劑對(duì)PCBs的吸附，隨著NOM濃度的增大，NOM對(duì)草木灰和果殼活性炭的抑制作用增大，NOM對(duì)煤基活性炭吸附小分子PCBs具有促進(jìn)作用，但對(duì)大分子PCBs的吸附具有抑制作用;吸附時(shí)間延長(zhǎng)至12個(gè)月，NOM對(duì)3種炭質(zhì)吸附劑吸附PCBs的抑制作用均降低，果殼活性炭和煤基活性炭的抑制作用幾乎消失;說明當(dāng)炭質(zhì)吸附劑的孔結(jié)構(gòu)與吸附質(zhì)PCBs的分子大小相匹配時(shí)（即以微孔為主），吸附時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，PCBs分子能夠穿越NOM而進(jìn)入到微孔中

6、。
　　(4)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)3種炭質(zhì)吸附劑吸附PCBs的動(dòng)力學(xué)曲線擬合最好，說明吸附過程是包含多種吸附反應(yīng)的復(fù)雜過程;當(dāng)體系中不存在NOM時(shí)，二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的平衡吸附量qe值的排序?yàn)槊夯钚蕴浚竟麣せ钚蕴浚静菽净?草木灰的表觀擴(kuò)散速率略大于果殼活性炭和煤基活性炭，草木灰的平均b值略小于果殼活性炭和煤基活性炭，說明炭質(zhì)吸附劑理化性質(zhì)不同，吸附過程也不盡相同;NOM對(duì)3種炭質(zhì)吸附劑吸附PCBs的動(dòng)力學(xué)曲線的影響類似，均表現(xiàn)為隨著NO