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随着社会和科学的不断发展,磺胺类抗生素的产量和消耗量也越来越高。由于大部分的磺胺类抗生素并不能被生物体代谢,积累在地下水、地表水、土壤、底泥中的磺胺类抗生素也越来越多。长期可能会对人体造成毒性损伤,引发变态和过敏反应、激素水平异常等,严重的甚至会引发各种慢性疾病,因此它所具有的环境风险不容小觑。本实验以生物炭为载体,制备氧化石墨烯/生物炭纳米复合材料,并用于水和底泥体系中磺胺二甲基嘧啶的去除。实验内容和实验成果包括以下三个部分:(1)第一部分主要是通过浸蘸法制备氧化石墨烯/生物炭纳米复合材料(GO-BC)。通过元素组成、pH、Zeta电位、BET比表面积测定,以及SEM、XPS分析等手段表征了GO-BC的物理化学性质。结果表明:GO-BC与原始生物炭(BC)相比,物理化学性质都得到改善。氧化石墨烯的引入,使得GO-BC组成元素中氧元素含量增加,BET比表面积增加,孔容变小。说明氧化石墨烯可能分散在生物炭表面或者稳定于生物炭孔隙间。通过XPS结果分析可知,GO-BC富含含氧官能团,且种类和数量都比BC多,其吸附性能会得到改善。(2)第二部分选取磺胺二甲基嘧啶(SMT)作为磺胺类抗生素的典型来模拟污染水体系的研究。主要是利用第一部分中的GO-BC吸附去水体系中的SMT。对比研究了污染体系的pH和离子强度、化学老化来研究化学老化对GO-BC吸附SMT的影响;通过吸附动力学和吸附等温线的测定与相关方程的拟合,综合实验结果探讨GO-BC吸附去除SMT的机理。最后研究了材料的再生性能。实验结果表明:GO-BC对水体系中SMT的最大吸附量为6176mg·kg-1,是原BC的2.14倍。当pH值为3-6时,GO-BC和BC对SMT的吸附随着pH的增加变化并不显著。随着pH由中性到碱性条件过渡,吸附剂对SMT的吸附容量逐渐下降。离子强度能够显著影响GO-BC对SMT的吸附,离子强度越大,静电屏蔽、聚合效应、竞争吸附越明显,吸附容量越小。化学老化增加了GO-BC表面含氧官能团的种类和数量,其吸附性能也随之提高。GO-BC对SMT的吸附作用具有很强的pH依赖性,π-EDA作用力是整个吸附过程中的主要吸附机制,还有静电作用、氢键作用、疏水作用等机制协助进行。GO-BC具有较好的稳定性和重复利用性。(3)第三部分研究了底泥体系中pH和电解质浓度、化学老化对GO-BC吸附底泥中SMT的影响;同样测定了吸附动力学和吸附等温线,探讨GO-BC吸附去除SMT的性能。结果表明:GO-BC对SMT吸附作用的pH依赖性依旧比较显著,随着pH的增加,吸附剂吸附底泥中SMT的性能也呈现出明显下降的趋势。底泥体系中NaCl电解质浓度的增大,静电屏蔽作用和Na+的竞争吸附作用更明显,而底泥体系中有机质的作用增强,整体上对吸附容量没有产生很大影响。化学老化实验中,AGO-BC和ABC对河道底泥中SMT的吸附量明显增加,且随着体系中污染物浓度的增加,吸附量增加的幅度也就越大。并且GO-BC、BC对底泥体系中SMT的吸附速率受化学吸附影响较大。