土壤無機(jī)礦物對PPCPs的吸附及氧化降解研究.pdf

1、藥物和個人護(hù)理品(PPCPs)通過各種途徑進(jìn)入地表水、地下水、甚至飲用水，目前PPCPs對環(huán)境的危害已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的污水處理方法不能有效地去除PPCPs，雖然其他處理技術(shù)，如活性炭吸附、臭氧氧化和膜過濾等能夠提高這些物質(zhì)的處理效率，但是這些技術(shù)因需要更多的資金投入以及設(shè)計和運行的復(fù)雜性而未能普及。因此，尋求一種處理成本低、操作簡便、PPCPs去除效果好的處理方法具有重要意義。
　　 本文選用土壤無機(jī)礦物一蒙脫石KSF，高

2、嶺石和二氧化錳作為吸附劑和氧化劑，以典型PPCPs類藥物--磺胺嘧啶和卡巴西平為目標(biāo)物，研究了磺胺嘧啶和卡巴西平的去除效率和機(jī)理，探討了影響其吸附和氧化行為的主要環(huán)境因素，以期為水中PPCPs的吸附和氧化降解技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持，更好地控制PPCPs的污染。主要研究內(nèi)容和結(jié)論歸納如下：
　　 (1)通過批量平衡實驗研究了磺胺嘧啶在蒙脫石KSF與高嶺石表面的吸附，考察了不同環(huán)境因素包括平衡時間、pH、溫度、離子強(qiáng)度以及共存的

3、表面活性劑對吸附過程的影響。結(jié)果表明，磺胺嘧啶在24 h內(nèi)均達(dá)到吸附平衡，且吸附行為可以用準(zhǔn)二級動力學(xué)模型預(yù)測。pH對吸附影響顯著，酸性pH條件下有利于吸附。低離子強(qiáng)度促進(jìn)磺胺嘧啶的吸附。不同溫度下蒙脫石KSF對磺胺嘧啶的吸附符合線性吸附模型，Dubinin－Radushkevich(DR)模型擬合表明，蒙脫石KSF的吸附機(jī)理是物理吸附及弱離子交換作用，熱力學(xué)研究表明該吸附是吸熱且不自發(fā)反應(yīng)，加入陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDB

4、S)抑制蒙脫石對磺胺嘧啶的吸附，而加入陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)不影響吸附。不同溫度下高嶺石對磺胺嘧啶的吸附符合Freundlich模型，由DR模型可知，吸附機(jī)理為陽離子交換和弱的物理吸附，熱力學(xué)研究表明該吸附是自發(fā)、吸熱反應(yīng)，加入陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑均抑制高嶺石對磺胺嘧啶的吸附作用。
　　 (2)通過批量平衡實驗研究了卡巴西平在蒙脫石KSF表面的吸附行為，30h內(nèi)達(dá)到吸附平衡，并可以用準(zhǔn)二級

5、動力學(xué)模型預(yù)測。吸附過程受pH影響顯著，最佳pH為4.2。共存陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑抑制卡巴西平的吸附。不同溫度下蒙脫石KSF對卡巴西平的吸附符合Langmuir模型，說明卡巴西平的吸附是單層吸附，熱力學(xué)研究表明該吸附是一個物理吸附且吸熱過程。
　　 (3)通過氧化降解實驗研究了二氧化錳對卡巴西平的氧化轉(zhuǎn)化情況，并討論了不同環(huán)境因素，包括初始二氧化錳濃度、pH、共存金屬離子和腐殖酸對轉(zhuǎn)化過程的影響。其反應(yīng)動力學(xué)表明，