多種碳質(zhì)材料對磺胺類抗生素的吸附特性與機(jī)理研究.pdf

1、隨著抗生素的大量使用，越來越多的抗生素通過各種途徑進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)。由于抗生素本身的難降解性加上處理工藝的有限性，大大增加了其對環(huán)境和人體及動物體的危害。磺胺類抗生素因生產(chǎn)成本低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗菌譜廣等優(yōu)勢而被大量應(yīng)用。近年來我國的地表水、地下水及污水處理廠進(jìn)出水中均能檢測到磺胺類抗生素，嚴(yán)重威脅環(huán)境安全和人類健康，尋求高效的磺胺類抗生素去除技術(shù)刻不容緩。碳質(zhì)材料以其高比表面積、豐富的孔結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)相互作用，常被用于解決環(huán)境污染問題，但同時(shí)

2、利用多種碳質(zhì)材料（包括凈水廠用活性炭、家用凈水設(shè)備濾芯活性炭、石墨烯、氧化石墨烯等）對磺胺類抗生素的吸附特性和機(jī)理進(jìn)行對比研究的較少。
　　本實(shí)驗(yàn)以十五種碳質(zhì)材料為吸附劑研究了其對磺胺類抗生素的吸附去除性能與機(jī)理。以磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和磺胺甲惡唑(SMX)為吸附質(zhì)。通過研究吸附劑吸附磺胺甲惡唑的平衡時(shí)間、平衡吸附量、動力學(xué)和等溫線參數(shù)確定出各類材料中性能好的四種碳質(zhì)材料。通過掃描電鏡(SEM)、比表面

3、積和孔體積分析及紅外光譜(FT-IR)等手段對吸附劑進(jìn)行了表征。
　　對單一吸附體系，研究了碳質(zhì)材料對SMX的吸附解吸特性，包括不同水化學(xué)條件（溫度、pH值、離子強(qiáng)度、吸附劑投加量、污染物溶液初始濃度和反應(yīng)時(shí)間等）、動力學(xué)、等溫線、熱力學(xué)等對吸附效果的影響，分析了碳質(zhì)材料的吸附機(jī)理。對共吸附體系，通過固定競爭物質(zhì)濃度，研究了不同溫度下競爭物質(zhì)SM1和SM2對主要物質(zhì)SMX吸附等溫線的影響。
　　通過以上研究，得出了吸附反應(yīng)的

4、最佳因子組合，并從多個(gè)角度對吸附機(jī)理進(jìn)行解釋。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明大部分碳質(zhì)材料的吸附過程符合Freundlich等溫吸附模型，根據(jù)模型參數(shù)知，碳質(zhì)材料對SMX的吸附容易進(jìn)行;通過動力學(xué)實(shí)驗(yàn)得出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合擬二級動力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型;通過熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)得出，吸附反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。以氫氧化鈉為解吸液，對吸附劑進(jìn)行的一系列解吸再吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明活性炭的解吸效果很好，解吸之后的吸附性能變化不大，為實(shí)際環(huán)境中吸附劑的再生回收、循環(huán)利用提供了依據(jù)。共吸附