不同活性炭吸附去除水中三氯生的研究

摘要

三氯生(TCS)作为药品和个人护理品(PPCPs)的代表物，能干扰人体的内分泌系统，危害严重。本文采用活性炭吸附去除水中的TCS，考察了TCS在不同活性炭上的吸附行为，不同因素对吸附过程的影响，并进一步结合活性炭的物化性质表征结果，分析了活性炭吸附TCS的作用机理，同时模拟了动态穿透试验。
　　吸附行为研究表明，TCS在活性炭W20，830和F20上的吸附分别在48h、40h和48h达到平衡，吸附过程符合假二级动力学;并且TCS在三种活性炭上的吸附等温线服从Langmuir吸附模型，饱和吸附量分别为386.84mg/g、278.11mg/g和234.23mg/g,其中W20对TCS的去除效率优于830与F20。
　　影响因素研究表明，随着TCS浓度增高，TCS克服液相迁移到固相的阻力的能力相对提高，从而TCS从溶液中向活性炭中迁移扩散的能力增大，最终导致活性炭吸附量随着TCS的浓度升高而增大;温度的升高抑制了TCS在活性炭上的吸附，吸附是自发的放热过程，以物理吸附为主，同时伴有化学吸附;溶液pH值的变化可改变TCS在水中的存在形式和活性炭表面的电荷形态，随着pH值的升高，TCS在三种活性炭上的吸附能力先增大后减小，活性炭W20的最佳吸附pH值是5，此时的饱和吸附量达到401.46mg/g，活性炭830吸附的最佳pH值是7，饱和吸附量为285.72mg/g，F20吸附的最佳pH值是7，饱和吸附量为239.65mg/g;进一步研究表明，离子强度的引入导致溶液中的电荷屏蔽减少，从而减少活性炭与TCS中的静电作用，同时通过盐析作用来减少溶液中TCS的溶解度从而影响TCS在活性炭上的吸附，TCS的吸附量随着离子强度的增加逐渐增大，但总体吸附量的变化不大。
　　结合三种活性炭表面性质的表征结果和三种活性炭吸附TCS过程的影响因素分析，TCS在活性炭表面的吸附可能主要基于π-π色散和物理吸附的作用机理。
　　柱穿透曲线研究表明，三种活性炭的穿透时间分别为84h、68h和72h，三种活性炭对TCS的饱和吸附量为615.79mg/g，280.47mg/g和318.85mg/g，活性炭W20对TCS的吸附效果仍好于另外两种活性炭的吸附效果，W20和830相对于静态试验的吸附量有一定的提高，而830的吸附量却减少，造成情况的主要原因可能是流速过大。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景

1．2三氯生的理化性质和危害

1．3水体中的三氯生的来源及检出情况

1．4水体中三氯生的去除研究进展

1．4．1生物降解法

1．4．2化学处理法

1．4．3物理吸附法

1．5活性炭吸附去除三氯生现状

1．5．1活性炭的性能与吸附原理

1．5．2活性炭吸附三氯生的研究现状

1．6研究内容和意义

1．6．1研究意义

1．6．2研究内容

第2章试验材料与测定方法

2．1试验仪器与材料

2．1．1试验仪器

2．1．2活性炭材料

2．1．3试验试剂

2．2三氯生浓度分析

2．2．1目标物溶液的配制方法

2．2．2目标物的测定方法

2．3活性炭表征

2．3．1比表面积与孔径分布分析

2．3．2等电点(pHpzc)分析

2．3．3表面官能团分析

2．4三氯生吸附试验

2．4．1三氯生的吸附与平衡

2．4．2吸附动力学

2．4．3吸附等温线

2．4．4吸附过程影响因素

2．4．5动态柱穿透试验

2．5本章小结

第3章活性炭与目标物的性质表征

3．1活性炭比表面积和孔径分布分析

3．2表面官能团分析

3．3表面元素分析

3．4三氯生在水溶液中的形态

3．5本章小结

第4章活性炭吸附三氯生的行为研究

4．1吸附平衡时间的确定

4．2吸附动力学

4．3吸附等温线

4．4本章小结

第5章活性炭吸附三氯生的影响因素研究与机理探讨

5．1三氯生影响因素的研究

5．1．1初始浓度的影响

5．1．2溶液温度的影响

5．1．3溶液pH的影响

5．1．4溶液中离子强度的影响

5．2吸附机理分析

5．2．1三氯生的界面吸附

5．2．2吸附机理分析

5．3柱穿透曲线分析

5．4本章小结

结论与建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢