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随着现代工业和经济的飞速发展,城市产生的生活垃圾、生活污水、农药化肥和工业污水进入水体,导致我国绝大多数的水体存在着较为严重的水污染问题,其中四环素和重金属镉的污染是公众高度关注的热点问题。本论文以水稻秸秆为原料,用KMnO4、KOH、H2O2、KOH+H2O2、酒石酸、柠檬酸、TiO2对水稻秸秆进行改性,制成不同的水稻秸秆吸附剂,分别记作RS/KMnO4、RS/KOH、RS/H2O2、RS/KOH+H2O2、RS/C4H6O6、RS/C6H8O7、RS/TiO2,用其来吸附溶液中的四环素(TCC-HCl)及Cd2+。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪、比表面积及孔径分析仪和Zeta电位仪对改性前后的水稻秸秆进行表征分析,并在同一个试验体系中系统地比较不同改性水稻秸秆对盐酸四环素及Cd2+的吸附效果的差异。选取吸附效果较好且环境友好的改性水稻秸秆吸附剂(RS/KOH),探讨吸附过程中的影响因素,包括吸附剂投加量、溶液初始pH、污染物初始浓度、温度等对吸附反应的影响,分析了吸附动力学及吸附等温线等吸附特性,对改性水稻秸秆吸附盐酸四环素及Cd2+的机理进行了初步探讨。总结为以下结果:(1)利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪、比表面积及孔径分析仪和Zeta电位仪对改性前后的水稻秸秆进行表征分析,表征结果发现,RS/KMnO4表层形态发生明显变化,表面增加了很多的孔隙和通道;RS/KOH、RS/KOH+H2O2、RS/KMnO4的比表面积和孔体积均有不同程度增大;RS/KMnO4的纤维素、木质素和半纤维素都有不同程度的破坏,RS/KOH+H2O2的木质素和半纤维素遭到了不同程度的破坏,原先附着在RS/KOH纤维素表面的杂质被去除,纤维结构的有序度明显得到提升,所有改性处理水稻秸秆表面的无机矿物SiO2被去除;由Zeta电位的变化可知,在pH为7时,RS/KMnO4 Zeta电位最低,说明其表面所带负电荷最多,静电吸附能力也最强。(2)7种改性水稻秸秆对溶液中TCC-HCl的吸附试验结果表明,RS/KMnO4对TCC-HCl的吸附效果最好,是未改性稻杆的4.86倍,其次是RS/KOH和RS/KOH+H2O2。7 种改性处理对溶液中 TCC-HCl 的吸附顺序为:RS/KMnO4>RS/KOH>RS/KOH+H2O2>RS/C4H6O6>RS/C6H8O7>RS/H2O2>RS/TiO2>RS/CK。准二级动力学方程能很好地描述改性稻杆吸附TCC-HCl的整个过程,整个吸附过程可能是多种动力学机理共同作用的结果。RS/KOH,RS/KOH+H2O2和RS/KMnO4对溶液中TCC-HCl均有较强的吸附作用,是具有潜在利用价值的吸附剂。(3)7种改性水稻秸秆对溶液中Cd2+的吸附试验结果表明,RS/KMnO4对Cd2+的吸附效果最好,比未改性的水稻秸秆提高了 99.44%,其次是RS/KOH和RS/KOH+H2O2。7种改性处理对溶液中Cd2+的吸附顺序为:RS/KMnO4>RS/KOH>RS/KOH+H2O2>RS/CK>RS/TiO2>RS/H2O2>RS/C6H8O7>RS/C4H6O6。改性稻秆对Cd2+的吸附动力学可以用准一级及修正一级动力学方程很好地进行描述。(4)选取改性效果较好且环境友好的RS/KOH,进行TCC-HCl吸附特性试验,结果表明:在RS/KOH初始投加量为5～20g/L时,RS/KOH初始投加量越高,吸附效果越明显,吸附达到平衡所需时间越短,单位吸附量越低;吸附过程温度控制在35℃吸附效果最佳;不同pH条件下RS/KOH对TCC-HCl的吸附效果影响较大,弱酸、强碱条件均有利于吸附;在本实验范围内TCC-HCl的初始浓度(10～100 g/L)对吸附性能影响不大,TCC-HCl的去除率均维持在90%左右;RS/KOH吸附TCC-HCl的过程更符合准二级动力学模型;通过Langmuir方程拟合得出RS/KOH对TCC-HCl的最大比吸附量为61.26mg/g。(5)选取改性效果较好且环境友好的RS/KOH,进行Cd2+吸附特性试验,结果表明:在RS/KOH初始投加量为5～20g/L时,RS/KOH初始投加质量浓度越高,吸附效果越明显,吸附达到平衡所需时间越短,单位吸附量越低;吸附过程温度控制在30℃吸附效果最佳;不同pH条件下RS/KOH对Cd2+的吸附效果差异较大,弱酸、中性条件均有利于吸附;对于10-30mg/L的Cd2+,RS/KOH对其去除率表现出较为一致的结果,去除率接近100%,超出这一浓度范围,去除率会有所下降;RS/KOH吸附Cd2+的过程更符合准二级动力学模型;通过Langmuir方程拟合得出RS/KOH对Cd2+的最大比吸附量为13.677mg/g。(6)利用高通量测序技术分析了 RS/KOH吸附水中TCC-HCl动态实验(实验组)及对照组(未添加RS/KOH)微生物群落结构的变化。其中,第0天实验组内微生物多样性最大,第18天实验组内微生物丰度最大。实验组中与四环素降解及反硝化功能相关的细菌所占比例要多于对照组。RS/KOH对TCC-HCl的去除效果在第21天时最好,去除率达70%,NO3--N第18天时去除效果最好,去除率达90%以上。,RS/KOH对PO43--P也有一定的去除效果,对NH4+-N的去除效果不明显。对照组对于以上物质的去除均不明显。