固體廢棄物制備的炭質(zhì)材料對壬基酚吸附與降解的影響.pdf

1、炭質(zhì)材料(CMs)對疏水性有機(jī)污染物(HOCs)的吸附性能是毋庸置疑的，但其對HOCs降解的影響還在爭議之中。一方面，CMs能通過吸附作用降低HOCs的生物有效性，抑制HOCs的降解;另一方面，其又能作為微生物生長的載體并提供養(yǎng)分，從而提高微生物的量和活性，促進(jìn)HOCs的降解。課題組前期的研究結(jié)果表明，針對某一特定壬基酚(Nonylphenol，NP)濃度，水稻秸稈炭存在合適的添加量使其在降低NP生物有效性的同時，促進(jìn)微生物生長，加快N

2、P降解，降低NP殘留，實現(xiàn)CMs-微生物對NP的耦合修復(fù)。而該規(guī)律是僅適用于水稻秸稈炭，還是廣泛適用于所有的CMs是未知的。為探討這一問題，本文以典型的內(nèi)分泌干擾物NP作為目標(biāo)污染物，研究了由種植業(yè)固體廢棄物制備的CMs（水稻秸稈炭（PRP（酸洗前）、PRC（酸洗后））、竹炭（PBP（酸洗前）、PBC（酸洗后）），工業(yè)固體廢棄物制備的CMs(污泥炭(ISP)、粉煤灰（IFP（酸洗前）、IFC（酸洗后））和養(yǎng)殖業(yè)固體廢棄物制備的CMs(雞

3、糞炭(LCM))對NP的吸附性能以及不同添加量下對NP微生物降解的影響，并與市售的各類商品CMs(石墨炭(GC)、炭納米管(CNT)、活性炭(AC))進(jìn)行比較。取得的研究成果如下:
　　(1)十余種CMs對NP的吸附數(shù)據(jù)可以用Freundlich和Dual-Mode模型較好地擬合。不同的CMs對NP的吸附性能差異很大，其中由水稻秸稈、竹屑制備的CMs吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了炭納米管，尤其是竹炭，酸洗前后的竹炭的Freundlich模型擬

4、合參數(shù)Kf值分別為61717.7，78773.2(mg/Kg)/(mg/L)n)，接近活性炭的吸附性能;而粉煤灰、雞糞、污泥制備的CMs吸附性能較差，尤其是粉煤灰，酸洗前后粉煤灰的Kf值分別為0，950.858(mg/Kg)/(mg/L)n;可見，由種植業(yè)固體廢棄物制備的CMs吸附性能最好，其次是養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)。
　　(2)兩類吸附模型的擬合參數(shù)Kf，Kom和Qmax d分別與CMs理化性質(zhì)的相關(guān)性分析說明Kf，Kom和Qmax d

5、與CMs的C％、比表面積、孔容（尤其是介孔）、羧基含量呈顯著正相關(guān)，與灰分含量呈顯著負(fù)相關(guān)。Dual-mode模型擬合結(jié)果還說明非線性吸附與孔容相關(guān)性更好，而線性分配與比表面積相關(guān)性更好。例如，PBC、CNT的孔容大，當(dāng)Ce=1.5mg/L，非線性吸附所占比例分別為79.67％、55.85％，線性分配所占比例為20.33％、44.15％。
　　(3)NP能夠較快地被微生物降解，不添加CMs時NP在10d內(nèi)的降解率達(dá)50％，符合一階

6、降解動力學(xué)(R2＞0.930)。由種植業(yè)固體廢棄物（水稻秸稈、竹屑）制備的CMs對NP降解的促進(jìn)效果最明顯，竹炭效果尤其好，當(dāng)PBC添加量為5mg和20mg時，NP降解率分別提高了19.31％和37.09％;其次是由養(yǎng)殖業(yè)固體廢棄物（雞糞）制備的CMs，而由工業(yè)固體廢棄物制備的CMs對NP的降解有抑制作用，其中污泥炭尤其差，當(dāng)添加量為50mg時，降解率降低了85.09％。
　　(4)十余種CMs相比，各類CMs的添加對NP降解的影

7、響不同。第一類，PRP、PRC、LCM、GC和CNT添加過程中存在最適添加量，在此添加量下能夠通過吸附作用使NP液相濃度降低到合適范圍內(nèi)，減少對微生物毒害作用，促進(jìn)NP降解;因此，將這些CMs用作有機(jī)污染修復(fù)劑時必須嚴(yán)格控制添加量。第二類，IFP、IFC、ISP和AC隨著添加量的增加對NP降解的抑制作用增大，主要原因是由于工業(yè)固廢制備的CMs毒性強(qiáng)并且營養(yǎng)物質(zhì)匱乏而AC主要是由于其超強(qiáng)的吸附性能降低了NP的生物有效性;故其不適合用作有機(jī)

8、污染的修復(fù)劑;第三類，PBP、PBC隨著添加量的增加對NP降解的促進(jìn)作用增大，主要原因是由于其毒性弱并且營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，因此，竹炭是一種很好的有機(jī)污染修復(fù)劑。
　　綜上所述，不同類型的CMs對NP的吸附性能以及對NP降解的影響差異很大，并不是每種CMs都會出現(xiàn)之前研究中發(fā)現(xiàn)的“適量的炭添加能夠促進(jìn)降解”的現(xiàn)象。其中，竹炭不僅對NP有很好的吸附作用而且能夠明顯地促進(jìn)NP的降解，是一種環(huán)境友好型材料，而由工業(yè)固體廢棄物制備的CMs則