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随着四环素类抗生素的生产和应用,大量四环素类抗生素进入环境土壤和水体,给环境和人类社会可能造成巨大的潜在风险。本文从四环素类抗生素生产废水和含四环素污染物水体的治理角度出发,探讨了活性炭应用于四环素生产废水和含四环素污染物水体处理的可行性。考察和比较了四环素在活性炭和石墨上的吸附行为并对其吸附机理进行了研究。本文研究的另一类污染物是水体中无机砷,研究了干燥的水葫芦根须(以下简称HR)对As(Ⅴ)的吸附行为,对As(Ⅲ)的氧化和吸附行为,并研究了水化学条件对该行为的影响。为评价HR应用于去除水体中砷(包括As(Ⅴ)和As(Ⅲ))的可行性提供实验依据。主要结果归纳如下：
⑴通过静态吸附实验考察了活性炭A、B对四环素的吸附容量和吸附速率,以及pH值、离子强度等水化学条件对活性炭吸附四环素的影响。另外,以活性炭A为例,考察了在模拟废水体系中活性炭对四环素的吸附效果,结果表明:从四环素在活性炭上的吸附容量与其它吸附剂比较可知,活性炭在这两方面都要优于其它吸附剂,而且该吸附行为不受离子强度和模拟四环素废水中各组分的影响。因而活性炭在处理四环素生产废水和含四环素污染物的水体方面有较好的潜在应用前景。
⑵考察了活性炭和石墨对四环素的吸附行为以及吸附剂的表面性质对该行为的影响,由结果可知:吸附剂表面性质方面的差导致四环素在两类吸附剂上的吸附驱动力不尽相同,四环素在活性炭上吸附的驱动力可能为两者所含的极性基团之间产生的氢键作用,而四环素吸附于石墨上的驱动力可能为疏水力作用。
⑶通过静态吸附实验考察了干燥的水葫芦根须粉末(HR)对As(Ⅴ)的吸附行为以及各种水化学条件对该吸附行为的影响,并探讨了造成As(Ⅴ)在HR上吸附的驱动力。研究表明:HR在较大浓度范围内均可有效去除水体中的As(Ⅴ),且吸附作用基本不受离子强度的影响。存在于HR表面的铁、铝、锰等金属的(氢)氧化物对于吸附As(Ⅴ)具有关键性作用。 As(Ⅴ)在HR上的最大吸附量出现在pH值5.5-8.5范围内,酸性条件下由于铁、铝、锰等金属(氢)氧化物的溶解会导致吸附量的下降,较高pH值条件下由于水体中氢氧根离子浓度升高与As(Ⅴ)竞争吸附位点也会导致As(Ⅴ)吸附量的下降。此外,水体中磷酸根和硅酸根对As(Ⅴ)在HR上的吸附造成明显的抑制作用,而硫酸根、硝酸根、碳酸氢根、钙镁阳离子以及腐殖酸的存在在本文实验条件下对As(Ⅴ)在HR上的吸附没有明显影响
⑷通过静态吸附实验考察了HR对As(Ⅲ)的吸附和氧化行为以及各种水化学条件对该行为的影响,并比较了初始加入As(Ⅲ)或者As(Ⅴ)两种不同砷源对实验结果造成的影响,结果表明:HR在较大浓度范围内均可有效氧化并去除水体中的As(Ⅲ),且氧化和吸附作用基本不受离子强度的影响。As(Ⅲ)在被HR氧化之后,pH值对其在HR上的吸附行为的影响与As(Ⅴ)基本一致,且溶液中共存的阴离子(磷酸根、硅酸根、硫酸根、硝酸根、碳酸氢根)、阳离子(钙离子、镁离子)以及有机质对其吸附行为的影响与As(Ⅴ)基本一致。