城市水源地壬基酚污染现状调查及吸附控制方法研究

摘要

壬基酚是一类新兴的、具有明显内分泌干扰效应和持久性生物毒性的有机污染物，在环境中特别是自然水体中普遍存在。目前，对壬基酚的研究主要集中在污染状况调查和生物毒性方面，而关于水环境中壬基酚污染控制技术的研究较少。本文调查了H市主要饮用水水源地上覆水和沉积物中的壬基酚污染状况，采用选择性去除的方法研究了沉积物主要组分对壬基酚的吸附能力，在此基础上研究了不同方法制备的黑碳对壬基酚的吸附性能，以期为环境中壬基酚污染控制技术的开发提供理论依据和技术支持。主要结论如下:
　　(1)自制搅拌棒式微萃取器MC具有萃取量大、解吸快、解吸完全和可重复使用等特点，是新型高效的壬基酚萃取器。
　　(2)H市主要饮用水水源地上覆水中壬基酚浓度主要与污染源有关，含量在0.66～3.60μg/L之间，与国内外文献报道相比偏高。沉积物中壬基酚含量为60.09～2568.47μg/kg之间，与国内外同类水体相比，污染较轻。沉积物中壬基酚的含量和有机质的含量呈显著正相关(R2=0.85)。
　　(3)不同方式处理后，沉积物中有机质含量有明显变化，其中经过氢氧化钠处理去除的有机质是富里酸和胡敏酸，而过氧化氢处理去除的主要是富里酸、胡敏酸和胡敏素。吸附试验表明，不同处理后的沉积物对壬基酚的吸附能力会有一定的变化，氢氧化钠处理后吸附性能下降30％左右，而过氧化氢处理后，吸附的能力下降50％左右。从Kom值来看，经过过氧化氢处理后的沉积物的Kom是原样1至3倍，这说明经过过氧化氢处理后余下以黑碳为主的有机质对壬基酚的吸附能力比氢氧化钠处理后余下的胡敏素和黑碳混合物的吸附能力强。
　　(4)秸秆黑碳(RP)对壬基酚的吸附能力略高于粉煤灰黑碳(FP)，经过酸洗后，两种黑碳的吸附容量有较大提高。通过Freundlich和Dual-mode拟合发现，酸洗前，FP和RP的吸附容量分别为411.26 mg/kg和895.37 mg/kg，Freundlich线性因子n的值分别为0.90和0.77，酸洗后，黑碳的非线性吸附能力有较大提高， n值降至0.55和0.39，吸附容量分别为3423.65 mg/kg和43507.13 mg/kg，分别增大了7倍和47倍。甲醇洗后，黑碳的吸附性能进一步提高，吸附容量增至3817.06 mg/kg和52949.24 mg/kg，n值降至0.32和0.37。这是因为经过酸洗后，黑碳的比表面积大大增加，同时微孔和大量的官能团也暴露出来，增加了吸附的位点，从而导致吸附能力的增加。而甲醇洗后，黑碳的孔隙进一步增加，吸附位点增加导致非线性吸附能力增强。处理后的秸秆黑碳是一种壬基酚污染控制中的优良吸附剂。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 壬基酚的来源与危害

1．2．1 壬基酚的来源

1．2．2 壬基酚的性质

1．2．3 壬基酚的危害

1．3 壬基酚在水环境中的迁移转化

1．3．1 水环境中壬基酚的污染现状

1．3．2 壬基酚在水环境中的迁移转化

1．4 沉积物对有机物的吸附

1．4．1 沉积物的组成

1．4．2 沉积物各组分对有机污染物的吸附

1．5 黑碳对有机污染物的吸附

1．5．1 黑碳的来源

1．5．2 黑碳的吸附特性

1．5．3 黑碳吸附的影响因素

1．6 本研究的目的和意义

1．6．1 研究目的和意义

1．6．2 技术路线及内容

第二章 H市主要饮用水源壬基酚污染现状与分布特征

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 样品采集

2．2．2 上覆水中壬基酚测定方法的建立

2．2．3 沉积物中壬基酚测定方法的建立

2．2．4 H市水源地壬基酚的测定

2．2．5 壬基酚含量的测定

2．2．6 水体TOC的测定

2．2．7 沉积物有机质的测定

2．2．8 数据处理

2．3 结果与讨论

2．3．1 上覆水中壬基酚检测方法的建立

2．3．2 沉积物中壬基酚检测方法的建立

2．3．3 上覆水和沉积物的理化性质

2．3．4 上覆水中壬基酚的污染状况

2．3．5 沉积物中壬基酚的污染状况

2．3．6 壬基酚的污染状况与水体理化性质的相关性

2．4 本章小结

第三章 沉积物各个组分对壬基酚的吸附

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 沉积物样品的采集

3．2．2 沉积物FTIR分析

3．2．3 沉积物XRD分析

3．2．4 沉积物中有机质的去除

3．2．5 有机质的测定

3．2．6 吸附等温线

3．2．7 壬基酚含量的测定

3．2．8 数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 沉积物FTIR分析

3．2．2 沉积物XRD分析

3．3．3 沉积物对壬基酚的吸附

3．3．4 氢氧化钠处理的沉积物对壬基酚的吸附

3．3．5 过氧化氢处理的沉积物对壬基酚的吸附

3．3．6 有机质含量和吸附容量间的相关性

3．4 本章小结

第四章 不同来源的黑碳对壬基酚的吸附性能与机理

4．1 引言

4．2 实验材料与方法

4．2．1 黑碳的制备与获取

4．2．2 酸洗处理

4．2．3 甲醇洗处理

4．2．4 黑碳的表征

4．2．5 吸附等温线实验

4．2．6 壬基酚的测定方法

4．2．7 数据处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 黑碳的表征

4．3．2 酸洗前后两种黑碳对壬基酚的吸附

4．3．3 甲醇洗前后两种黑碳对壬基酚的吸附

4．3．4 黑碳对壬基酚的吸附机理

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

参考文献

作者简介