学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水中典型全氟化合物的吸附去除研究

作　者: 余强
导　师: 邓述波
学　校: 清华大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 全氟辛烷磺酸全氟辛酸分子印迹吸附剂阴离子交换树脂活性炭
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 239次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)是水体中广泛存在的典型全氟化合物,因其具有持久性、生物蓄积性、内分泌干扰性和其他潜在毒性而备受关注。PFOS和PFOA性质稳定,传统处理方法大多难以将其去除,而吸附法能够快速高效地将它们从水中去除,有较强的实用性。本文系统研究了活性炭和阴离子交换树脂等常用吸附剂对水中PFOS和PFOA的吸附去除规律,分析了其吸附机理;合成了一种对PFOS具有吸附选择性的壳聚糖分子印迹(MIP)吸附剂,以增强在实际水体中的去除效率,并对其吸附特性进行了研究。吸附动力学研究发现,粒径小于0.1 mm的粉末活性炭(PAC)可以快速去除水中的PFOS和PFOA,吸附平衡时间小于4 h,而717阴离子交换树脂(AI400)和颗粒活性炭(GAC)则需要168 h以上才能达到吸附平衡。吸附等温线结果表明,三种吸附剂对水中的PFOS和PFOA的吸附量排序分别为PAC>AI400>GAC和AI400>PAC>GAC。除了静电作用和离子交换外,疏水作用也参与了吸附剂对PFOS和PFOA的吸附,并且全氟表面活性剂PFOS和PFOA很可能在吸附剂表面或孔内形成半胶束或胶束。在分子印迹吸附剂的制备研究中发现,两步交联法能够有效地制备出对PFOS具有吸附选择性的壳聚糖分子印迹吸附剂,而交联剂种类和模板分子投加量是影响MIP吸附剂对PFOS的吸附量的主要因素。本研究制备的MIP吸附剂主要依靠静电作用吸附PFOS,具有吸附速度快,吸附量高和易于再生等特点。吸附等温线结果表明,在pH 5、温度25℃时,Langmuir拟合得到的最大吸附量为2.91 mmol g-1,并且温度的变化对MIP吸附剂吸附PFOS的影响较小。竞争吸附实验发现MIP吸附剂对PFOS具有高选择性,共存的干扰阴离子污染物对吸附影响很小,有良好的实际应用前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章引言  9-21
  1.1 选题背景  9-12
    1.1.1 典型全氟化合物的生产、使用和危害  9-11
    1.1.2 开展水中PFOS 和PFOA 吸附去除研究的必要性  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-19
    1.2.1 PFOS 和PFOA 去除技术研究进展  12-13
    1.2.2 吸附技术在PFOS 和PFOA 去除中的应用  13-15
    1.2.3 分子印迹技术及其在水相污染物去除中的应用  15-17
    1.2.4 壳聚糖分子印迹吸附剂的制备及其研究进展  17-19
  1.3 研究目的和内容  19-21
    1.3.1 研究目的  19
    1.3.2 研究内容  19
    1.3.3 技术路线  19-21
第2章活性炭和阴离子交换树脂吸附水中PFOS 和PFOA  21-40
  2.1 材料和方法  21-25
    2.1.1 实验材料  21-22
    2.1.2 吸附剂预处理  22
    2.1.3 吸附剂表征  22
    2.1.4 吸附动力学实验  22-23
    2.1.5 吸附等温线实验  23
    2.1.6 PFOS 和PFOA 的分析方法  23-25
  2.2 吸附动力学  25-31
    2.2.1 活性炭和阴离子交换树脂吸附速率的比较  25-27
    2.2.2 吸附动力学的拟二级动力学拟合  27-28
    2.2.3 吸附动力学的粒子内扩散拟合  28-30
    2.2.4 pH 值对吸附的影响  30-31
  2.3 吸附等温线  31-36
    2.3.1 吸附等温线的Langmuir 和Freundlich 拟合  31-34
    2.3.2 活性炭和阴离子交换树脂吸附容量的比较  34-36
  2.4 吸附机理  36-38
  2.5 本章小结  38-40
第3章壳聚糖分子印迹吸附剂的制备  40-50
  3.1 材料和方法  40-42
    3.1.1 实验材料  40
    3.1.2 壳聚糖分子印迹吸附剂的制备方法  40-41
    3.1.3 吸附剂性能评价  41-42
  3.2 传统方法制备壳聚糖分子印迹吸附剂  42
  3.3 两步交联法制备壳聚糖分子印迹吸附剂  42-48
    3.3.1 不同交联剂对吸附剂性能的影响  43-44
    3.3.2 交联反应时间对吸附剂性能的影响  44-45
    3.3.3 交联反应加热方式对吸附剂性能的影响  45
    3.3.4 交联剂投加量对吸附剂性能的影响  45-46
    3.3.5 洗脱时间对吸附剂性能的影响  46-47
    3.3.6 模板分子投加量对吸附剂性能的影响  47-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章壳聚糖分子印迹吸附剂对PFOS 的吸附再生性能  50-66
  4.1 材料和方法  50-54
    4.1.1 实验材料  50
    4.1.2 壳聚糖分子印迹吸附剂的制备及表面形态观测  50-51
    4.1.3 吸附动力学实验  51
    4.1.4 吸附等温线实验  51
    4.1.5 pH 值对吸附的影响  51-52
    4.1.6 离子强度对吸附的影响  52
    4.1.7 选择性吸附实验  52
    4.1.8 吸附剂再生实验  52-53
    4.1.9 吸附质分析方法  53-54
  4.2 吸附剂表面形态  54-55
  4.3 吸附特性研究  55-63
    4.3.1 吸附动力学  55-57
    4.3.2 吸附等温线  57-59
    4.3.3 pH 值对吸附的影响  59-60
    4.3.4 离子强度对吸附的影响  60-61
    4.3.5 吸附选择性  61-63
  4.4 吸附剂再生性能  63-64
  4.5 本章小结  64-66
第5章结论和建议  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 建议  67-68
参考文献  68-75
致谢  75-76
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  76-77

水中典型全氟化合物的吸附去除研究

内容摘要

全文目录

相似论文