【摘 要】
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磷在农业、畜牧业、磷化工业以及人类日常生活中都占据着重要位置,它是生命的重要组成元素。随着我国农工业的快速发展,由磷污染所带来的环境问题日益突出。人类活动所产生的磷化物排入水体可能会造成水体磷含量超标,如果进一步恶化则会导致水体富营养化等一系列环境问题,威胁人类健康和生态环境平衡。农业面源污染是水体磷污染的主要来源,从农田尾水等含磷水体中富集和分离含磷化合物可以防止水体磷污染和循环利用不可再生资源
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磷在农业、畜牧业、磷化工业以及人类日常生活中都占据着重要位置,它是生命的重要组成元素。随着我国农工业的快速发展,由磷污染所带来的环境问题日益突出。人类活动所产生的磷化物排入水体可能会造成水体磷含量超标,如果进一步恶化则会导致水体富营养化等一系列环境问题,威胁人类健康和生态环境平衡。农业面源污染是水体磷污染的主要来源,从农田尾水等含磷水体中富集和分离含磷化合物可以防止水体磷污染和循环利用不可再生资源。基于此,本课题利用纤维载体的优势制备了离子液体功能化的腈纶纤维(PANAF-Cl),并且探究了其对水体磷的去除效果。我们通过胺化和酸化两步简单的反应制备了PANAF-Cl,并通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、元素分析(EA)等多种技术手段对纤维进行表征。吸附实验表明,PANAF-Cl在5 min内可以达到吸附平衡,显示了其较高的吸附效率,且最大磷酸盐吸附能力为15.49 mg P/g。该纤维具有广泛的p H适应性(p H=3~9),在p H值为5时吸附能力能够达到最大值。二级动力学模型和Langmuir吸附等温学模型可以更好地拟合PANAF-Cl对磷酸盐的吸附,说明该吸附过程属于单分子层化学吸附。本课题也探究了Cl-、NO3-和CO32-等共存离子对纤维材料吸附的影响,发现在复杂的共存离子情况下PANAF-Cl对磷酸盐仍具较高的去除能力。制备的离子液体功能化纤维具有较强的循环性能,仅仅通过在一定浓度盐酸溶液中浸泡后就可以对磷酸盐进行解吸-吸附,而且可以反复循环使用五次以上,证明了其优秀的循环使用能力。之后则研究了纤维在连续流动条件下对模拟水体中磷酸盐的去除效率,结果显示去除率高达90%以上,说明纤维可以应用于流动的水体且相比于粉末等材料更加具有优势。此外,我们还探究了PANAF-Cl在实际水体中的实用性能。离子液体功能化纤维在巢湖水体中对磷酸盐的吸附表现出较低的吸附下限(0.0184 mg P/L),此数值低于水体富营养化阈值。同时,在含有多种阴离子(F-、Br-和NO3-等)的生活污水中进行测试,结果显示其对磷酸盐去除效率高达98.8%。综上所述,PANAF-Cl作为一种高效的磷酸盐吸附剂,对农田尾水、生活废水与自然水体的无机磷去除和水体磷污染防控方面具有潜在的实用价值。
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