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药品和个人护理品(PPCPs)是一类新兴微量污染物，其具有难生物降解性、生物蓄积性等特点，对动植物和人类身体健康造成极大威胁。吸附法具有简单、高效、便捷、可再生等优点，适用于水体中PPCPs污染物的去除。吸附剂决定了吸附过程的有效性。传统吸附剂存在效率低、二次污染等问题，开发一种低成本、高效率、环境友好的新型吸附剂材料意义重大。本研究利用导电聚合物对储量大、价格低的火山岩进行改性，制备出了聚吡咯负载火山岩复合型吸附剂材料。选择磺胺甲恶唑(SMX)为典型PPCPs污染物，深入分析其吸附过程和机理。
本研究选择8种天然火山岩进行原料选优。利用化学氧化聚合法将聚吡咯负载到天然火山岩上，制备出聚吡咯负载火山岩复合材料，通过Minitab软件进行轴增强单纯质心设计，建立混料回归模型，根据SMX去除率和经济成本优化用量配比。通过批实验，对天然火山岩和聚吡咯负载火山岩去除SMX的吸附性能进行探讨(溶液初始pH值、溶液初始浓度、反应时间、吸附剂投加量、共存离子、脱附再生等)。通过SEM、EDX、FTIR、XRD、XPS等表征分析，结合吸附动力学、吸附等温线模型的拟合参数和吸附热力学参数分析，研究对SMX的吸附去除机理。
研究结果表明，天然火山岩具有层状结构和较大的孔隙通道，主要矿物成分为无序透长石(Na,K)(Si3Al)O8。在pH为2时，得到最大的SMX去除率，投加量为20g/L时，反应4h达到吸附平衡。对SMX的吸附过程更符合Langmuir等温线模型和伪二级动力学模型，拟合最大吸附容量为0.33mg/g。优化所得复合材料最佳质量配比为天然火山岩：吡咯：无水三氯化铁=0.10：0.28：0.62。聚吡咯负载火山岩表面粗糙，吡咯链交错衔接，形成团簇形态。相较天然火山岩，去除SMX适用的pH范围扩大至5~11，吸附平衡时间缩短至3h。共存离子的影响大小为SO42-＞NO3-＞PO43-＞HCO3-。对SMX的吸附过程更符合Freundlich等温线模型和伪二级动力学模型，拟合所得最大吸附容量为4.2mg/g，是天然火山岩的12.9倍。吸附热力学参数△H0值大于0，吸附反应为吸热过程。聚吡咯负载火山岩吸附SMX的机理主要为氢键作用、静电吸引和离子交换。该材料经过5次循环利用，对SMX去除率稳定，重复利用性能良好。综上所述，聚吡咯负载火山岩性能良好，在PPCPs污染物去除方面具有较好应用前景。
本研究选择8种天然火山岩进行原料选优。利用化学氧化聚合法将聚吡咯负载到天然火山岩上，制备出聚吡咯负载火山岩复合材料，通过Minitab软件进行轴增强单纯质心设计，建立混料回归模型，根据SMX去除率和经济成本优化用量配比。通过批实验，对天然火山岩和聚吡咯负载火山岩去除SMX的吸附性能进行探讨(溶液初始pH值、溶液初始浓度、反应时间、吸附剂投加量、共存离子、脱附再生等)。通过SEM、EDX、FTIR、XRD、XPS等表征分析，结合吸附动力学、吸附等温线模型的拟合参数和吸附热力学参数分析，研究对SMX的吸附去除机理。
研究结果表明，天然火山岩具有层状结构和较大的孔隙通道，主要矿物成分为无序透长石(Na,K)(Si3Al)O8。在pH为2时，得到最大的SMX去除率，投加量为20g/L时，反应4h达到吸附平衡。对SMX的吸附过程更符合Langmuir等温线模型和伪二级动力学模型，拟合最大吸附容量为0.33mg/g。优化所得复合材料最佳质量配比为天然火山岩：吡咯：无水三氯化铁=0.10：0.28：0.62。聚吡咯负载火山岩表面粗糙，吡咯链交错衔接，形成团簇形态。相较天然火山岩，去除SMX适用的pH范围扩大至5~11，吸附平衡时间缩短至3h。共存离子的影响大小为SO42-＞NO3-＞PO43-＞HCO3-。对SMX的吸附过程更符合Freundlich等温线模型和伪二级动力学模型，拟合所得最大吸附容量为4.2mg/g，是天然火山岩的12.9倍。吸附热力学参数△H0值大于0，吸附反应为吸热过程。聚吡咯负载火山岩吸附SMX的机理主要为氢键作用、静电吸引和离子交换。该材料经过5次循环利用，对SMX去除率稳定，重复利用性能良好。综上所述，聚吡咯负载火山岩性能良好，在PPCPs污染物去除方面具有较好应用前景。