砂壤土及添加生物炭后对水中两种雌激素的吸附作用研究

摘要

本文对养殖场砂壤土(R)以及2种温度(350℃、450℃)条件下制成的生物炭(S350、S450)进行表征，研究了砂壤土R对两种甾醇类雌激素雌二醇(1E2)和雌三醇(E3)的吸附性能，同时研究砂壤土中添加1.5％(质量分数)的2种生物炭(S350、S450)的吸附作用，探究生物炭的影响，并确立相关吸附模型。通过吸附常数、表征结果，尝试探究砂壤土、砂壤土与生物炭混合后对雌激素吸附的机理。研究结果如下:
　　1.砂壤土及其与生物炭混合后物质的表征
　　(1)热重分析表明:砂壤土有机质含量较低，生物炭有机质含量高;添加1.5％的生物炭，对矿物与有机质作用力发生不同影响;阶段性热重分析发现，土壤样品和炭土混合物失重趋势几乎重合;水分含量表明其与水的亲和力为S350＞S450＞R＞RS350＞RS450。
　　(2)元素分析结果表明:土壤中炭的含量为3.97％。S350和S450含量达到62.18％和65.18％。添加生物炭到土样中，降低了含氧官能团和极性，增加炭含量和芳香性，初步添加过程发生了化学反应。
　　(3)红外光谱分析说明，砂壤土和生物炭均含有不饱和化合物和C-H、O-H、C=O等官能团。添加生物炭的砂壤土含有的不饱和键数降低。
　　(4)激光粒度和BET分析显示:砂质壤粒径在添加生物炭前后有不同的改变。添加S350和S450，增加了粒径和比表面积;添加S350微孔面积增加了378.2％，但是，添加S450微孔面积却降低了83.3％。
　　2.论文对土壤及添加生物炭后的土壤进行吸附研究，并确立等温吸附模型。
　　(1)对水中5种不同浓度E2和E3进行24h吸附，砂壤土R、RS350和RS450的对E2和E3吸附量均随着平衡浓度的增大而增大，但吸附率随起始浓度的增加而降低。三种吸附剂对E2的吸附性能均优于E3。吸附剂对E2的吸附分配系数在低浓度时表现为R＞RS350＞RS450，高浓度时表现为R＞RS450＞RS350;吸附剂对E3的吸附分配系数在低浓度和高浓度时均表现为R＞RS450＞RS350。
　　(2)吸附等温模型回归结果表明，砂壤土对E2和E3的吸附适合F模型，砂壤土对E2的吸附同时符合L型。同时，所有F型吸附的常数1/n均小于1，表明吸附行为非线性吸附。
　　(3)砂壤土对E2和E3吸附lgKf常数分别为2.3830和1.7504，表明了砂壤土R对E2的吸附性能优于E3。添加生物炭后，对E2的吸附性能为R＞RS350＞RS450;对E3的吸附性能是R＞RS450＞RS350。
　　综上所述，养殖场砂壤土对水中甾醇类雌激素E2具有较高的吸附性，对E3吸附作用次之。添加了1.5％生物炭并未增加砂壤土的吸附效果，相反降低了砂壤土对2种雌激素的吸附性能。由物质的表征数据分析说明:供试砂壤土有机质含量较低，含有一定的芳香性物质。添加1.5％生物炭部分改变了砂壤土的矿物-有机质作用、界面面积，含氧基团数量、极性，和有机质含量。这些改变的综合作用可能是添加生物炭后抑制了砂壤土吸附性能的主要原因。

目录

声明

致谢

摘要

术语及缩略语表

1 文献综述

1．1 环境雌激素的概述

1．1．1 环境雌激素来源

1．1．2 环境雌激素分类

1．1．3 环境雌激素的危害

1．2 土壤对雌激素的吸附研究

1．2．1 土壤对雌激素的吸附机理

1．2．2 土壤中有机质含量对雌激素的吸附研究

1．3 生物炭的概述

1．3．1 生物炭的理化性质

1．3．2 生物炭对土壤吸附性能的影响

2 引言

3 实验材料和方法

3．1．1 实验材料及仪器

3．1．2 土壤及生物炭结构表征方法

3．2 吸附实验材料和方法

3．2．1 药品试剂

3．2．2 仪器

3．2．3 吸附实验条件的设置

3．2．4 样品处理方法

3．2．6 吸附模型

3．2．7 数据处理分析

4 结果与分析

4．1 水中雌激素检测方法

4．2 土壤及生物炭表征分析

4．2．1 热重分析

4．2．2 元素分析

4．2．3 红外光谱分析

4．2．4 比表面积和扫面电镜分析

4．2．5 表征分析小结

4．3 吸附等温试验分析

4．3．1 砂壤土及添加生物炭对雌激素的吸附量

4．3．2 土壤对雌激素的等温吸附试验分析

4．3．3 生物炭对土壤吸附E2的影响

4．3．4 生物炭对土壤吸附E3的影响

4．3．5 吸附率和模型小结

5 讨论

6 结论

参考文献

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