活性炭改性及吸附水中磺胺類抗生素的研究.pdf

1、磺胺類抗生素因其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和環(huán)境持久性,容易在環(huán)境中長(zhǎng)期的殘留,會(huì)對(duì)人類的健康造成較為嚴(yán)重的影響?；前奉惪股匾蚱渖锒拘灾率股锓▽?duì)其去除率很低,物化法中吸附法是目前較常用的處理方法,活性炭是普遍采用的吸附劑,但利用活性炭作為吸附劑去除水相中的磺胺類物質(zhì)仍面臨著進(jìn)一步提高去除率的問(wèn)題。由于磺胺類物質(zhì)是極性物質(zhì),提高活性炭的表面極性可以增強(qiáng)其吸附性能。本研究對(duì)活性炭改性所用的氧化劑和氧化方法進(jìn)行了選擇和優(yōu)化,對(duì)改性前后的活性炭進(jìn)行表

2、征分析,研究改性活性炭的再生方法;考察改性活性炭對(duì)于四種磺胺類抗生素的吸附性能,進(jìn)一步設(shè)計(jì)運(yùn)行了改性活性炭固定床反應(yīng)器,考察其去除水中磺胺類污染物的運(yùn)行效能。
　　針對(duì)磺胺類抗生素特點(diǎn),對(duì)比研究濃硫酸、濃硝酸、30％過(guò)氧化氫和高錳酸鉀溶液4種氧化劑對(duì)活性炭的氧化改性效果,同時(shí)考察微波輔助改性、浸漬改性、回流改性和超聲輔助改性4種氧化方法對(duì)改性活性炭吸附效果的影響,確定利用濃硫酸作為氧化劑并以回流法進(jìn)行活性碳氧化改性的最佳策略;對(duì)硫

3、酸回流改性活性炭的操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,其最佳控制參數(shù)為溫度100℃,采用18mol/L的濃硫酸回流時(shí)間4h。氧化反應(yīng)改性活性碳的主要原理是提高了活性碳表面含氧基團(tuán)的數(shù)量。
　　利用濃硫酸回流改性獲得的改性活性碳對(duì)水相中磺胺類抗生素進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),并對(duì)改性活性碳的吸附行為進(jìn)行了詳細(xì)的研究。改性活性碳對(duì)水相中的磺胺類抗生素吸附量隨溫度提高而增大,證明這一吸附過(guò)程是吸熱過(guò)程。吸附的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和弗雷德里希等溫方程,而且通過(guò)阿

4、倫尼烏斯方程計(jì)算得到的吸附反應(yīng)活化能為52.362KJ/mol,表明改性活性碳吸附水相中磺胺類抗生素是一個(gè)化學(xué)吸附占主導(dǎo)的過(guò)程。探討了磺胺類抗生素與改性活性碳表面之間的傳質(zhì)過(guò)程,粒子內(nèi)部擴(kuò)散模型分析發(fā)現(xiàn)吸附質(zhì)與吸附劑表面間的傳質(zhì)過(guò)程的限速步驟是由膜擴(kuò)散和粒子內(nèi)部擴(kuò)散共同控制的。吸附實(shí)驗(yàn)之后,利用了微波輻照硫酸浸漬法對(duì)改性活性碳進(jìn)行再生。再生過(guò)程中炭的損失率不高,隨著再生次數(shù)的增加,改性活性炭對(duì)于四種磺胺類抗生素的去除率均呈降低的趨勢(shì)。<

5、br>　　最后,根據(jù)改性活性碳的吸附性能設(shè)計(jì)了固定床反應(yīng)器,考察了裝填改性后活性碳反應(yīng)器運(yùn)行性能。改性活性碳填充的固定床反應(yīng)器對(duì)于四種磺胺類抗生素的穿透時(shí)間均超過(guò)了72h,是未改性活性炭填充反應(yīng)器的10倍以上,說(shuō)明改性活性炭對(duì)于磺胺類抗生素的吸附能力和吸附速率均要強(qiáng)于未改性活性炭。且四種磺胺類抗生素在改性活性炭固定床反應(yīng)器上穿透的先后順序依次為:磺胺嘧啶(SD),磺胺二甲基嘧啶(SM2),磺胺對(duì)甲氧嘧啶(SMZ),磺胺喹惡啉(SQ)。當(dāng)