废弃生物质的酸和酶改性及其对微污染水体中抗生素的吸附

摘要

本文在总结了国内外相关文献的基础上，以微污染水中的抗生素类有机污染物为研究对象，选取资源丰富且可再生的秸秆类农业废弃生物质进行非炭化改性制成吸附剂，对微污染水中的典型抗生素污染物泰乐菌素进行吸附去除的研究，根据秸秆中主要含纤维素、半纤维素和木质素的特性，并结合国内外文献的改性经验，对秸秆材料进行强酸改性和纤维素酶改性。实验采用傅里叶变换红外光谱仪，扫描电镜等方法对改性秸秆进行表征，利用高效液相色谱法对泰乐菌素的吸附效果进行检测计算。
　　经表征发现，经强酸改性后的秸秆表层结构发生改变，褶皱增多，官能团未发生明显变化;其中盐酸改性的玉米秸秆C-MS对水中泰乐菌素的饱和吸附量为2201mg/kg，是未改性玉米秸秆吸附量的1.5倍。不同酸改性的秸秆对泰乐菌素的吸附量大小依次为C-MS（盐酸）＞N-MS（硝酸）＞S-MS（硫酸）。
　　经纤维素酶改性后的秸秆表面增加了更多褶皱和孔隙，表面官能团有所增加，更多的活性吸附位点暴露出来，更有利于吸附的进行。其中经过24h的纤维素酶改性的玉米秸秆T-MS对水中泰乐菌素的饱和吸附量为2109mg/kg，是MS的1.4倍，吸附能力优于纤维素酶改性稻草T-RS(吸附量为1949mg/kg)。
　　通过吸附动力学、吸附热力学、吸附等温线以及pH和离子强度对吸附的影响等实验对吸附机制做了多方位的分析。改性秸秆对水中泰乐菌素的吸附动力学能较好的拟合拉格朗日二级动力学模型，吸附等温线接近Freundlich模型;泰乐菌素在改性秸秆上的吸附受溶液pH和离子强度的影响，吸附随着pH值或离子强度的增加而减弱;通过热力学实验得出泰乐菌素在改性秸秆上的吸附过程放热，温度升高能够促进TYL在材料上的附着，通过热力学计算可以得出改性秸秆对泰乐菌素的去除以化学吸附为主，伴随物理作用，如静电力、H-作用和表面络合等。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 抗生素的污染现状及研究进展

1．1．1 抗生素及抗生素污染

1．1．2 抗生素污染研究现状

1．2 废弃生物质和其在污染治理中的利用

1．2．1 生物质的简介及其分布情况

1．2．2 由废弃有机质制备生物炭及其污染修复特性

1．2．3 废弃生物质的非炭化改性及其对污染治理的研究

1．3 本研究的目的和意义

2 酸改性废弃生物质对TYL的吸附去除

2．1 实验及分析方法

2．1．1 实验材料及主要化学试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验样品的表征与分析

2．2 实验过程

2．2．1 配制泰乐菌素母液和标准曲线

2．2．2 强酸改性秸秆材料的制备及表征

2．2．3 改性秸秆材料吸附预实验

2．2．4 吸附动力学实验

2．2．5 吸附等温线实验

2．2．6 pH对吸附的影响

2．2．7 离子强度对吸附的影响

2．2．8 吸附热力学实验

2．2．9 检测TYL并计算吸附量

2．3 实验结果分析

2．3．1 吸附动力学分析

2．3．2 吸附等温线分析

2．3．3 溶液pH和离子强度对吸附的影响

2．3．4 吸附热力学

2．4 总结

3 酶改性废弃生物质对TYL的吸附去除

3．1 实验及分析方法

3．1．1 实验材料及仪器

3．1．2 纤维素酶改性秸秆材料的制备

3．2 实验过程

3．2．1 改性秸秆材料吸附预实验

3．2．2 吸附动力学实验

3．2．3 吸附等温线实验

3．2．4 pH对吸附的影响

3．2．5 离子强度对吸附的影响

3．2．6 吸附热力学实验

3．3 实验结果分析

3．3．1 酶改性秸秆材料的表征及预试验

3．3．2 吸附动力学分析

3．3．3 吸附等温线分析

3．3．4 溶液pH和离子强度对吸附的影响

3．3．5 吸附热力学

3．4 本章结论

4 结论与展望

4．1 研究结论

4．2 研究创新点

4．3 研究展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果