天然有機質對炭質吸附劑吸附多氯聯(lián)苯的影響研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(PCBs)作為一類重要的持久性有機污染物(POPs)，由于其在環(huán)境中長期殘留、不易揮發(fā)、毒性較高和在生物體中蓄積等特點，對人體的健康和生態(tài)環(huán)境都有極大危害。天然有機質(NOM)廣泛存在于水體和土壤中，它可以和環(huán)境污染物形成絡合物，從而影響炭質吸附劑對環(huán)境污染物的吸附效果。本論文應用LDPE膜被動采樣技術，研究天然有機質對炭質吸附劑吸附多氯聯(lián)苯的影響及影響機制。主要研究結論如下:
　　(1)3種炭質吸附劑（草木灰、果殼活性

2、炭和煤基活性炭）理化性質分析結果顯示，草木灰為蜂窩狀結構，BET比表面積最小，為13.53m2/g，主要以中孔和大孔為為主，其對表面積的貢獻率為96.6％;果殼活性炭為腸管狀結構，管壁上有小孔，BET比表面積為204.16m2/g，微孔和中孔的貢獻率達90.5％;煤基活性炭為絮狀結構，比表面積最大，為388.71m2/g，微孔和中孔的貢獻率為91.7％;3種炭質吸附劑表面官能團相差不大，共有的官能團-CH3、-OH、-NO2、=C-O-

3、C和C-X，其中草木灰含有苯環(huán)類物質;果殼活性炭還有-C-O;煤基活性炭含有-N-H。
　　(2)本研究所用的NOM主要成分為富里酸，NOM的平均分子量為4760Da左右;3種炭質吸附劑對NOM均有一定的吸附能力，吸附量大小順序為:煤基活性炭＞果殼活性炭＞草木灰;吸附動力學曲線顯示，炭質吸附劑對NOM的吸附不是簡單過程，而是一個慢速-快速-慢速的復雜過程。
　　(3)被動采樣LDPE膜的膜-水分配系數(shù)lgKpe與PCBs分子

4、的辛醇水分配系數(shù)lgKow呈現(xiàn)負相關;當水環(huán)境中存在NOM時，Kpe略微降低，但此變化不顯著。Freundlich吸附等溫方程能夠較好的擬合3種炭質吸附劑對PCBs的吸附等溫線;吸附時間為12個月，體系不存在NOM時，3種炭質吸附劑的吸附量均較1個月的大1～3個數(shù)量級，且煤基活性炭和果殼活性炭的吸附量均較草木灰大1～2個數(shù)量級，說明吸附1個月時，反應未達到平衡，且吸附劑表面積是影響吸附量的主要因素;吸附時間為1個月時，少量的NOM能略微

5、促進3種炭質吸附劑對PCBs的吸附，隨著NOM濃度的增大，NOM對草木灰和果殼活性炭的抑制作用增大，NOM對煤基活性炭吸附小分子PCBs具有促進作用，但對大分子PCBs的吸附具有抑制作用;吸附時間延長至12個月，NOM對3種炭質吸附劑吸附PCBs的抑制作用均降低，果殼活性炭和煤基活性炭的抑制作用幾乎消失;說明當炭質吸附劑的孔結構與吸附質PCBs的分子大小相匹配時（即以微孔為主），吸附時間足夠長時，PCBs分子能夠穿越NOM而進入到微孔中

6、。
　　(4)二級動力學方程對3種炭質吸附劑吸附PCBs的動力學曲線擬合最好，說明吸附過程是包含多種吸附反應的復雜過程;當體系中不存在NOM時，二級動力學方程的平衡吸附量qe值的排序為煤基活性炭＞果殼活性炭＞草木灰;草木灰的表觀擴散速率略大于果殼活性炭和煤基活性炭，草木灰的平均b值略小于果殼活性炭和煤基活性炭，說明炭質吸附劑理化性質不同，吸附過程也不盡相同;NOM對3種炭質吸附劑吸附PCBs的動力學曲線的影響類似，均表現(xiàn)為隨著NO