新型吸附剂去除邻苯二甲酸二丁酯实验研究

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当今我国水污染状况日益严重,饮用水水源地的水中检测出了有机污染物,严重威胁居民饮水安全。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是水污染中典型的内分泌干扰物。在众多水处理手段中,吸附法具有操作简单,能量消耗低的特点。因此,本实验选取DBP为目标污染物,采用新型吸附剂金属有机骨架MIL-101、磁性树脂(MIEX)对其进行去除,研究这两种吸附剂对DBP的去除性能,并分析了MIEX去除DBP机理及腐殖酸(HA)对MIEX去除DBP的影响规律。  本实验首先合成了金属有机骨架MIL-101,通过X射线粉末衍射、红外光谱分析确定了MIL-101合成成功。通过扫描电子显微镜观察可以看出MIL-101为规则的正八面体结构,墨绿色粉末。  其次,分别从吸附动力学、吸附等温、可再生性三个方面来研究MIL-101、MIEX对DBP的去除性能。实验研究表明,当DBP浓度为1mg/L时,MIL-101、MIEX的最佳投加量分别为20mg/L、10mL/L。吸附动力学研究发现,MIEX对DBP的去除分为快速吸附、慢速吸附、吸附平衡三个阶段,平衡时间为40min左右,而MIL-101对DBP的吸附3min左右就达到平衡,只有快速吸附和平衡阶段,MIL-101、MIEX对DBP的吸附符合伪二级动力学方程。在温度一定的条件下进行吸附等温实验,发现两种吸附剂的吸附行为符合Freundlich吸附等温线模型,MIEX对DBP的饱和吸附量为0.94mg/g,MIL-101对DBP的吸附量为21.59mg/g。另外,MIEX比MIL-101有更好的可再生性,再生20次后对DBP的去除率依然在40%~50%之间,而MIL-101再生10次后通过扫描电子显微镜发现骨架出现大范围坍塌,去除效果仅为7.25%。  再次,在MIEX去除DBP机理研究中发现,在pH=11时,MIEX对DBP的去除主要通过离子交换,在中性条件下主要通过吸附作用实现对DBP的去除;通过计算离子交换计量关系,再次证明了MIEX对DBP的去除主要是通过吸附作用;外加阴离子对MIEX去除DBP几乎不影响,间接证实MIEX对DBP的去除是吸附作用。  最后,考察了腐殖酸(HA)对MIEX去除DBP的影响,研究发现HA本身对DBP有吸附作用。HA抑制MIEX对DBP的去除,随着DBP浓度增大抑制作用减弱。
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