【摘 要】
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随着社会的发展,科技水平创新,与之对应产生的环境问题也逐渐增多,其中水环境污染问题尤为严重。为了缓解水资源短缺问题,将雨水作为一种替代水资源进行循环利用是可行的方式。然而,雨水径流中通常含有多种微量重金属,如铅（Pb）,铜（Cu）,镉（Cd）等,因此雨水径流中的微量混合金属被认为是水环境污染不可忽视的来源。因此,合成一种能同时有效去除雨水径流中微量混合金属的低价,环保材料具有重要的意义。本研究通过
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随着社会的发展,科技水平创新,与之对应产生的环境问题也逐渐增多,其中水环境污染问题尤为严重。为了缓解水资源短缺问题,将雨水作为一种替代水资源进行循环利用是可行的方式。然而,雨水径流中通常含有多种微量重金属,如铅（Pb）,铜（Cu）,镉（Cd）等,因此雨水径流中的微量混合金属被认为是水环境污染不可忽视的来源。因此,合成一种能同时有效去除雨水径流中微量混合金属的低价,环保材料具有重要的意义。本研究通过将层状双金属氢氧化物（LDH）负载到苜蓿生物炭（AF）上制备AF/LDH复合材料,以提高苜蓿生物炭对雨水中微量金属的去除效果。主要的研究内容和结果如下:（1）本研究利用热解法制备苜蓿生物炭,利用共沉淀法将Mg/Fe-LDH负载在生物炭上制备AF-LDH复合材料,并通过高温煅烧AF-LDH制备AF-LDO。由扫描电镜等表征结果证明,Mg/Fe-LDH成功负载到生物炭表面,且改性后的生物炭比表面积显著低于原始生物炭的比表面积。相比于原始AF,AF-LDH和AF-LDO有更多的含氧官能团（比如羧基,羟基）,吸附位点增多。（2）在六种混合金属体系中,投加1g/L的AF-LDH和AF-LDO时对六种金属的去除效果最好。对比AF,1 g/L的AF-LDH对Pb（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）,Cd（Ⅱ）,As（Ⅴ）和Cr（Ⅵ）的去除率分别为97.97%,97.63%,97.35%,98.24%,95.85%和46.02%,1 g/L的AF-LDO对Pb（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）,Zn（Ⅱ）,Cd（Ⅱ）,As（Ⅴ）和Cr（Ⅵ）的去除率分别为98.98%,98.11%,97.88%,97.71,98.81%和50.89%。通过影响因子实验得出,随着p H值的增大,AF-LDH和AF-LDO对Cr（VI）的吸附量先增大后减小,而Pb（Ⅱ）的吸附量随p H的升高而增大;在混合金属体系中随着溶液中的腐殖酸浓度升高,AF-LDH对Cr（Ⅵ）的去除率显著降低,而AF-LDO对Pb（Ⅱ）,As（Ⅴ）和Cr（Ⅵ）的去除率降低;溶液中微塑料的存在抑制了AF-LDO对Cr（Ⅵ）的去除作用,而AF-LDH对As（Ⅴ）和Cr（Ⅵ）的去除率略有提升。此外,经过4次循环,AF-LDH和AF-LDO对六种金属的去除效率略有降低,说明两种复合材料皆具有重复利用性。（3）AF-LDH和AF-LDO对六种金属的吸附动力学符合准二级动力学模型,由此表明两种复合材料对金属的吸附主要受化学吸附控制。Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的吸附行为可以用Langmuir模型描述。通过综合分析,AF-LDH去除阳离子金属的主要机制被证实是阳离子交换和表面沉淀,而阴离子金属的去除主要是通过形成表面络合物,静电吸引和层间阴离子交换。根据柱实验的穿透曲线结果显示,由于AF-LDO材料具有“记忆效应”,AF-LDO相比于AF-LDH,在去除雨水中阴离子方面具有显著优势。
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