電廠飛灰對(duì)水體中典型抗生素的吸附特性研究.pdf

1、我國(guó)是抗生素生產(chǎn)和使用大國(guó)，抗生素不合理使用或?yàn)E用現(xiàn)象嚴(yán)重?？股氐淖饔脮r(shí)間和代謝時(shí)間較長(zhǎng)，在自然環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)有效降解，一旦進(jìn)入環(huán)境將嚴(yán)重威脅人類健康和生態(tài)安全，目前抗生素已成為水環(huán)境中最重要的污染物之一。吸附法作為處理水體中抗生素的重要方法之一，吸附材料的選擇、吸附條件的優(yōu)化以及吸附機(jī)制的探究已成為研究的熱點(diǎn)。
　　燃煤飛灰是燃煤顆粒中所含礦物質(zhì)經(jīng)一系列變化而形成，具有比表面積大、表面能高及多活性點(diǎn)的特殊物理化學(xué)性質(zhì)。我國(guó)是以

2、煤炭為主要能源的發(fā)展中國(guó)家，燃煤飛灰作為火力發(fā)電廠的一種工業(yè)固體廢物，年產(chǎn)生量巨大，實(shí)現(xiàn)飛灰的綜合利用、提高其再利用率，從而減少灰場(chǎng)飛灰貯存量，已成為當(dāng)務(wù)之急。飛灰具有性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)其作為吸附劑處理水體中的污染物提供了可能。
　　本課題分別以電廠燃煤飛灰及其主要成分——氧化鋁為吸附劑，在改變吸附劑初始投加量、振蕩頻率、溫度和溶液pH值等條件下，研究了其對(duì)水溶液中三種典型抗生素——磺胺(SA)、四環(huán)素(TC)和諾氟

3、沙星(NOR)的吸附特性，分析了各吸附體系的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)，并在理論上通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)(Molecular dynamics，MD)簡(jiǎn)化模型模擬研究了其作用機(jī)制，從而為水體中抗生素吸附材料的選擇提供了新的方法，也為實(shí)現(xiàn)電廠飛灰的資源化利用提供了新的途徑。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)氧化鋁及電廠飛灰吸附去除水體中抗生素的過(guò)程，吸附效果受多種因素的影響。在本實(shí)驗(yàn)初始投加濃度范圍內(nèi)(0.1～5.0 g·L-1)，吸附劑投加質(zhì)量濃

4、度越高，吸附效果越明顯且平衡吸附量越低;在所研究的溫度范圍(15、25和35℃)內(nèi)，吸附過(guò)程溫度控制在25℃時(shí)三種抗生素的吸附效果最佳;高頻率的振蕩可促進(jìn)吸附;不同pH值條件下吸附劑對(duì)各種抗生素的吸附效果差異較大，SA、TC和NOR三種抗生素的吸附過(guò)程對(duì)應(yīng)不同的最佳pH值，分析認(rèn)為這與溶液中不同pH值下抗生素和電廠飛灰中各種成分的溶解度、存在形態(tài)及表面電荷種類有關(guān)。
　　(2)氧化鋁及電廠飛灰吸附三種典型抗生索的機(jī)制可通過(guò)吸附等溫

5、線模型、動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)分析解釋。不同吸附體系對(duì)Langmuir和Freundlich吸附等溫線模型復(fù)合情況不一致，吸附體系整體符合狀況不佳，可能與實(shí)際飛灰中的成分較為復(fù)雜及氧化鋁與抗生素的作用機(jī)制有關(guān)。三種抗生素所對(duì)應(yīng)的體系均較符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，表明吸附過(guò)程的吸附速率與吸附質(zhì)濃度的平方成正比。所有吸附體系均符合顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型，表明氧化鋁、電廠飛灰吸附抗生素的過(guò)程受膜擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散的共同控制，且內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)kint隨著吸附劑質(zhì)量濃度的