含鈦高爐渣作人工濕地基質(zhì)處理含抗生素污水的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、近年來國內(nèi)多處水域發(fā)現(xiàn)抗生素蹤跡，地表水甚至地下水中都已檢測到抗生素的存在，對人類健康造成威脅。人工濕地作為污水處理的新型技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，對人工濕地基質(zhì)材料的研究也備受關(guān)注。結(jié)合含鈦高爐渣光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、光催化性能優(yōu)良特性，以含鈦高爐渣作為人工濕地的基質(zhì)用以處理含抗生素污水，通過實(shí)驗(yàn)研究含鈦高爐渣對含抗生素污水的凈化處理特性，研究預(yù)期不僅對人工濕地凈化含抗生素污水的研究有積極作用，同時(shí)也有望實(shí)現(xiàn)含鈦高爐渣高附加值的資源化綜合利用

2、，具有重要的環(huán)境效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過研究不同pH和浸出時(shí)間對含鈦高爐渣中元素的浸出規(guī)律的影響，綜合分析各種元素的最佳浸出條件，確定既有利于水體污染物凈化、又有利于濕地水生植物生長的浸出工藝條件參數(shù)。結(jié)論如下:在正常水體pH變化范圍及人工濕地水力停留時(shí)間范圍內(nèi)，含鈦高爐渣不會(huì)浸出對植物生長有害的重金屬元素，其浸出的Ca、Mg、Si和S元素均有利于水生植物的生長;綜合pH對各種元素的浸出影響

3、，水體處于弱堿性條件較利于對水生植物生長有利元素的浸出;由于各元素浸出量大多隨著時(shí)間的延長而增加，對植物有害的鋁元素含量隨著時(shí)間的延長反而降低，因此，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，延長含鈦高爐渣的使用時(shí)間對水生植物生長有利。
　　(2)以含鈦高爐渣作為光催化材料，考察含鈦高爐渣對不同抗生素的光催化降解效果，找到降解效果較好的抗生素作為目標(biāo)降解物，研究了含鈦高爐渣對目標(biāo)降解物的吸附以及光催化性能，獲取其最佳反應(yīng)條件參數(shù)，并探究目標(biāo)降解物的降解機(jī)

4、制。所得結(jié)論如下:含鈦高爐渣對環(huán)丙沙星的光催化效果優(yōu)于對氧氟沙星和諾氟沙星的光催化效果。含鈦高爐渣吸附環(huán)丙沙星的最適等溫線模型可用Langmuir方程表達(dá)，含鈦高爐渣吸附環(huán)丙沙星符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程模型，即該吸附過程主要受物理吸附控制。在渣投加量為60mg/ml，光照強(qiáng)度為2.25mW/cm2，光照時(shí)間為3h時(shí)，對體積50ml、濃度10mg/L的環(huán)丙沙星溶液的去除效果最佳，總?cè)コ蕿?2.22％，其中光催化降解率為7.96％，占總?cè)コ实?/p>

5、9.68％，吸附作用占主導(dǎo)地位。含鈦高爐渣光催化降解環(huán)丙沙星機(jī)制存在兩種路徑:路徑一，N-脫烷基化的過程，氧化產(chǎn)物M-2經(jīng)過兩步水解作用生成了部分脫烷基化產(chǎn)物M-26，此氧化產(chǎn)物繼續(xù)被氧化，形成了完全脫烷基化產(chǎn)物M-69。路徑二，環(huán)丙基的氧化過程，烯胺中的哌嗪環(huán)首先發(fā)生羥基化和脫烷基化反應(yīng)，之后環(huán)丙基被氧化為丙烯基或者乙?；鶅煞N氧化產(chǎn)物（即M+2）。
　　(3)實(shí)驗(yàn)分析含鈦高爐渣凈化污水及含抗生素污水處理效果的各影響因素，找到最佳

6、的污水凈化工藝參數(shù)。結(jié)果表明:含鈦高爐渣對污水中COD的去除率范圍為16.21％～54.29％，對TN的去除率范圍為8.36％～40.46％，對TP的去除率范圍為84.92％～94.97％。含鈦高爐渣處理含抗生素污水時(shí)，由于污水中的氮磷無機(jī)鹽以及其他有機(jī)物與環(huán)丙沙星發(fā)生競爭吸附，使含鈦高爐渣對環(huán)丙沙星的吸附能力降低。環(huán)丙沙星光催化降解過程中的脫烷基化使得小分子的氨氮進(jìn)入水體，使水體中氮元素含量增加，導(dǎo)致含鈦高爐渣對TN的去除率有所降低。