【摘 要】
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厨余废水具有成分复杂、有机成分高等特点,其中抗生素、内分泌干扰物及微塑料(MPs)等新兴污染物的去除具有一定的挑战性。目前,去除污水中污染物的方法主要有生物法、高级氧化法和吸附法,其中常规污水厂的生物处理一般无法彻底去除污染物,高级氧化法虽可高效快速去除污染物,但操作成本高且易引起二次污染。相比之下,吸附法因具有价格低廉、去除效率高、对环境友好等特点,已成为去除溶液中污染物最为广泛的处理方法。本研
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厨余废水具有成分复杂、有机成分高等特点,其中抗生素、内分泌干扰物及微塑料(MPs)等新兴污染物的去除具有一定的挑战性。目前,去除污水中污染物的方法主要有生物法、高级氧化法和吸附法,其中常规污水厂的生物处理一般无法彻底去除污染物,高级氧化法虽可高效快速去除污染物,但操作成本高且易引起二次污染。相比之下,吸附法因具有价格低廉、去除效率高、对环境友好等特点,已成为去除溶液中污染物最为广泛的处理方法。本研究以厨余废水中的氧氟沙星(OFL)、四环素(TC)、双酚A(BPA)和MPs等污染物的去除为研究对象,采用改性碳材料吸附的方法,开展了对新兴污染物去除性能及机理的研究,并深入探讨环境因子对新兴污染物去除的影响。本文主要的研究结果如下:(一)改性生物炭对抗生素和BPA的去除效果及机理研究:(1)700℃制得的生物炭经氢氧化钠改性后(NBC),对OFL、TC和BPA具有最佳的吸附性能。(2)NBC对OFL、TC和BPA的吸附都符合拟二级动力学方程,且吸附过程都符合Langmuir吸附等温模型。NBC对OFL、TC和BPA的最大吸附量分别为54.054、101.010和71.425 mg·g–1。较强的疏水性和更多的吸附位点是NBC对污染物呈现优异吸附能力的主要原因。(3)在厨余废水pH=8时,NBC对OFL和TC的吸附量最大,而pH对NBC吸附BPA无显著影响。NBC对OFL、TC和BPA的去除率几乎不受溶液中COD、NH4+和PO43-的影响。(4)在68 h内,吸附饱和的NBC在纯水中对于OFL、TC和BPA的脱附率均在1%左右,极低的脱附率有效地减少了二次污染的发生。(二)磁性碳纳米管对微塑料的去除效果及机理研究:(1)对水中MPs进行去除研究时发现,将M-CNTs加入含MPs的水中,经充分接触后,M-CNTs会吸附到MPs表面,利用永磁体即可将MPs从水中移除。当M-CNTs的添加量与水中MPs质量相同时,PE、PET和PA都可在300min内被完全去除。(2)PE对M-CNTs的吸附符合拟一级动力学方程,而PET和PA对M-CNTs的吸附符合拟二级动力学方程,三者对M-CNTs的吸附过程都符合Freundlich吸附等温模型。PE与M-CNTs之间主要发生疏水性相互吸引,PET主要由于疏水作用和π-π电子相互作用吸附M-CNTs,PA和M-CNTs主要发生π-π电子相互作用,络合,静电吸引和氢键相互作用。(3)在pH=7时,PE、PET和PA对M-CNTs的吸附量最高,另外MPs的去除效果几乎不受溶液中COD、NH4+和PO43-的影响。(4)最后对M-CNTs进行高温回收,综合热重曲线和傅里叶变换红外光谱的结果,确定600℃是回收M-CNTs的最佳温度,经过4次循环后,MPs的去除率仍可达到80%,根据磁强曲线分析,去除率的下降是由于M-CNTs磁性略微下降导致的。上述研究成果可以为厨余废水中OFL、TC和BPA的去除提供理论依据和技术指导,提出简单高效、经济绿色的利用M-CNTs去除水中MPs的方法,可为水中MPs的深度控制提供新的研究方向。
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