稻壳基活性炭对环丙沙星和恩诺沙星的吸附性能研究

摘要

抗生素作为一种治疗细菌感染的药物，已经广泛应用在家禽养殖和人类疾病的治疗领域。当前，世界各地的河流中都已经检测到抗生素的存在。水体中的抗生素，即使浓度很低，也会引起抗药性微生物的大量繁殖，最终导致水生态系统遭到破坏。稻壳作为一种农业副产品，可以用来生产白炭黑，生产过程中产生大量脱硅稻壳残渣（DRH），其来源广且廉价。本文利用DRH为原料制备活性炭，并用于处理常用的氟喹诺酮类抗生素环丙沙星（CPX）和恩诺沙星（ENR）废水。
　　利用响应面分析方法（RSM）中的中心点设计模型（CCD），对吸附过程的操作变量反应时间、吸附剂量、溶液初始浓度和pH进行优化。环丙沙星吸附过程的最优吸附条件是：反应时间为306.9 min，吸附剂量为0.40g L-1，CPX浓度为314.8g L-1，pH为7.92，预测的最大吸附量为454.68mgg-1；恩诺沙星吸附过程的最优吸附条件是：吸附时间为355.3 min，吸附剂量为0.40g L-1，ENR浓度为350.0mg L-1，pH为7.69，预测的最大吸附量是429.40 mg g-1。
　　环丙沙星和恩诺沙星的吸附平衡数据符合 Langmuir等温线吸附模型和Koble-Corrigan等温线吸附模型。298 K条件下，环丙沙星和恩诺沙星的最大单层吸附量分别为461.9 mg g-1和444.2 mg g-1。对吸附过程热力学参数(ΔG，ΔH，ΔS)也进行了研究，表明吸附过程是自发的吸热反应。动力学模型研究表明，准二级动力学可以很好的描述吸附过程，通过颗粒内扩散模型分析可知，吸附速率由膜扩散、颗粒内扩散和平衡阶段共同控制，其中颗粒内扩散是速控步骤。通过傅里叶红外波谱（FTIR）分析，表明环丙沙星和恩诺沙星成功的被吸附在活性炭表面，并对不同pH条件下，活性炭吸附环丙沙星和恩诺沙星的吸附机理进行分析总结。
　　动态柱吸附实验中，主要研究了柱高、溶液初始浓度和流速对活性炭吸附环丙沙星和恩诺沙星穿透曲线的影响，利用Thomas模型对穿透曲线进行拟合，结果表明该模型可以很好的描述环丙沙星和恩诺沙星的吸附。
　　利用扫描电镜（SEM）、比表面积分析（BET）等对制备的活性炭进行表征，结果表明，制备的活性炭是一种具有较大比表面积和孔体积的理想吸附剂材料。研究表明，稻壳基活性炭基于成本低，原料来源广，且对环丙沙星和恩诺沙星的吸附量大等特点，是去除水中氟喹诺酮类抗生素的理想吸附剂材料。

目录

声明

1 文献综述

1.1 概述

1.2 含抗生素废水的来源，特点及其危害

1.3 含抗生素废水处理技术

1.4 选题意义

2 稻壳基活性炭对环丙沙星的吸附性能研究

2.1 实验内容

2.2 响应面法优化环丙沙星的吸附

2.3 稻壳基活性炭吸附环丙沙星等温线研究

2.4 稻壳基活性炭吸附环丙沙星热力学参数计算

2.5 稻壳基活性炭吸附环丙沙星动力学研究

2.6 表征结果及吸附机理探讨

2.7 稻壳基活性炭吸附环丙沙星的动态柱吸附研究

2.8 小结

3 稻壳基活性炭对恩诺沙星的吸附性能研究

3.1 实验内容

3.2 响应面法优化恩诺沙星的吸附

3.3 稻壳基活性炭吸附恩诺沙星等温线研究

3.4 稻壳基活性炭吸附恩诺沙星热力学参数计算

3.5 稻壳基活性炭吸附环丙沙星动力学研究

3.6 红外谱图分析和机理探讨

3.7 稻壳基活性炭吸附恩诺沙星的动态柱吸附研究

3.8 小结

4 结论与展望

参考文献

个人简历

致谢