改性水生植物生物炭对水中微囊藻毒素的去除

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:samallhu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微囊藻毒素(MCs)是一类由蓝藻产生的天然毒素,会对人体和生态造成危害。为了能够及时有效地去除蓝藻暴发时天然水体中产生的MCs,炭吸附是一种较为可行的方法。在水生态治理领域,水生植物被广泛应用,将其制成生物炭是水生植物资源化利用的新途径。本论文针对MCs去除和水生植物资源化利用这两个焦点,开展水生植物制备生物炭吸附去除水体中的MCs的研究。以微囊藻毒素-LR(MC-LR)作为污染物研究对象;以常见的水生植物苦草(Vallisneria natans)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)为原料制备生物炭,对生物炭进行理化性质表征,并研究其吸附MC-LR的性能及影响因素。此外,分别采用了磷酸和氯化镁对生物炭进行改性,进一步探讨改性机理和改性生物炭对MC-LR的吸附机制。主要结论如下:热解温度对生物炭的理化性质有重要影响。随着热解温度从350℃升高到650℃,生物炭的产率降低,比表面积和孔隙率升高,极性和亲水性降低,芳香性升高并产生更具富π电子的表面。生物炭表面含有的羟基、羧基等官能团随着热解温度的升高而减少,碳酸盐、硅酸盐等矿物占比以及零电荷点(p Hpzc)则随着热解温度的升高而升高。改性使生物炭的理化性质发生改变。磷酸改性:增加了350℃和500℃生物炭的比表面积和孔隙率;增加了生物炭表面的含氧官能团,并使一些含磷基团负载到生物炭表面;减少了生物炭表面无机矿物碳酸盐的含量,并使p Hpzc下降。氯化镁改性:增加了生物炭比表面积和孔隙率,尤其表现为中孔的增加,也提升了生物炭的极性以及含氧官能团的含量;并使镁元素以Mg(OH)2和Mg O的形式负载生物炭表面,使p Hpzc升高。在三种不同温度下(350、500、650℃)热解制备未改性生物炭,其中650℃制得的生物炭对MC-LR去除效果最好。与未改性生物炭相比,磷酸改性和氯化镁改性生物炭对MC-LR的去除率更高。吸附动力学符合准一级、准二级和Elovich模型,颗粒内扩散模型可用于描述颗粒内扩散阶段的吸附过程。吸附等温线在一定程度符合Langmuir和Freundlich模型(0.57<R~2<0.99),并受到吸附温度影响。较高的p H以及较大分子量的溶解性有机质(DOM)能对生物炭吸附MC-LR产生抑制作用,磷酸或氯化镁改性能减小p H和DOM对吸附的影响程度。生物炭对MC-LR的吸附机理是复杂的,化学作用和物理作用以及均一的单层吸附和异质性的多层吸附可能同时存在。吸附过程中存在液膜扩散、颗粒内扩散和中孔填充机制,生物炭与MC-LR分子间可能存在静电作用、氢键、π-π相互作用、疏水作用、离子交换等相互作用。磷酸改性生物炭在中性p H条件与MC-LR分子存在静电排斥,而未改性生物炭和氯化镁改性生物炭则是静电吸引。氯化镁改性使中孔增加,更有利于通过中孔填充效应进行吸附。
其他文献
工业集中区的电镀、制革、纺织、造纸、印刷等企业在生产过程中会产生大量废水,这些废水经预处理后汇集成综合工业废水。综合工业废水含重金属、氮、磷、有机物等各类污染物,对人体健康和生态安全造成了巨大威胁。其中,染料和重金属络合物的深度去除目前仍缺乏经济高效的方法。纳滤膜通过尺寸筛分和静电排斥等作用可以绿色、高效地去除水中的染料和重金属物质,是深度水处理中的研究热点之一。但是,传统的高分子纳滤膜受其材料与
学位
肠道微生物是存在于宿主胃肠道中微生物的总称,与宿主生物的健康息息相关,对环境污染物表现出极高的敏感性。目前,针对环境污染物、肠道微生物和宿主健康互作关系的研究少之又少。鉴于此,本课题以生态毒理学研究中典型浮游动物大型溞为受试宿主生物,以优先污染物名单中的砷(三价和五价)为代表污染物,结合微生物组学、代谢组学实验手段,探究了无机砷暴露对大型溞代谢及其肠道微生物的影响。所得到的具体结果如下:一方面,基
学位
砷(As)是一种剧毒的非金属元素,几乎所有介质中均能检测得到。自然界中砷通常以无机化合物的形式存在,如硫化物、砷酸盐、亚砷酸盐、氧化物等。由于人为活动或矿物的自然风化,进入环境中的砷可以直接或间接污染土壤和地下水资源。砷污染通过自然地球化学循环过程净化相当漫长,所以亟须借助人工手段修复或稳定砷。其中铁基和钙基材料是稳定化处理砷的重要药剂。将高风险的砷与修复药剂反应转化为低溶解度、迁移能力弱的形态赋
学位
文章通过采用文字、表格来展示数据,具体分析了集体备课的内容、模式、时长、实效性评价、管理和作用六个方面,结合了大量的文献信息及样本学校集体备课工作开展情况,采用了问卷调查法、参与式观察法、访谈调查法等具体的调查方法,对老河口市高级中学集体备课展开调查研究。
期刊
新污染物是环境中新出现的或国际社会未能完全解决其去除问题的一类污染物。当新污染物进入沉积物和土壤等环境介质中时,会形成大量的不可提取态残留(Non-Extractable Residues,NERs)。NERs的形成会延长新污染物在环境中的半衰期,且当环境因素发生变化时NERs还具有重新释放的风险。因此,研究新污染物的NERs在沉积物和土壤等环境中的行为对降低NERs环境风险具有重要意义。电动力学
学位
跨学科主题教学是实现教育高质量发展的必然选择,也是培养创新人才的必经之路。跨学科主题教学是基于某一特定主题,设定跨学科教学目标,利用跨学科概念组织所涉及的学科知识,通过任务链的方式展开对复杂问题的探究实践,并对其产生创造性理解,从而形成跨学科素养的教学活动。跨学科主题教学一方面可以促进学科融合,推进综合学习;另一方面能够增强实践性学习,促进跨学科理解。研究认为,跨学科主题教学应基于真实情境,设置主
期刊
近年来由于人类活动的需求,大量新有机微污染物(Emerging organic micropollutants,EOMPs)通过工业、农业、生活用水和地表径流进入环境水体中,并长期以低浓度存在于地表水中,对水生态系统和人体健康造成巨大威胁,亟需对地表水中的EOMPs进行全面监测与生态风险评估。长三角地区经济发达、人口密度大、水域面积广,且水产养殖与化工行业发达,这导致环境水体中不断检出农药(Pes
学位
膳食摄入是人体金属暴露的主要途径,而大米和水产是我国居民膳食结构的重要组成部分,关注居民因摄入大米和水产而导致的潜在金属暴露风险具有重要的现实意义。当前,多数研究仅基于食物中金属全量来评估其暴露风险,忽略了人体对食物中不同金属吸收效率的差异,可能导致对膳食金属暴露风险的高估。此外,我国不同地区居民饮食结构存在显著差异,大米和水产在膳食结构中所占比重具有明显地域区别。因此明确不同地区居民大米和水产金
学位
作为自然环境中最主要的氧化剂之一,羟基自由基(·OH,E~0=2.7 V)在化学氧化过程中可以作为自由基链式反应的引发剂,并介导有机污染物降解、有机物和营养物的转化。在过去的几十年中,研究认为光化学反应是大气或地表水中·OH形成的主要途径。而最近的研究已经认识到,氧气(O2)氧化还原性物质也可以产生大量的·OH。因此,人们越来越关注·OH的形成与还原态的Fe种类(如:溶解的Fe2+,配体络合的Fe
学位
由于染料分子结构复杂、毒性大、色度深及难以生物降解,染料废水处理成为水污染治理领域中的重大难点。近年来,基于过硫酸盐的高级氧化技术(SR-AOPs)因具有高氧化还原电位、半衰期长(30~40us)和p H适用范围广等优势被认为是一种有效处理染料废水的新型技术。然而,SR-AOPs体系中传统的过渡金属催化材料对过硫酸盐分子的亲和力不理想以及活性位点暴露不足等问题制约了其催化效率。本论文针对上述问题,
学位