水体中持久性有机污染物PFOS的去除方法研究

发布时间：2017-10-17 18:04

  本文关键词：水体中持久性有机污染物PFOS的去除方法研究

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【摘要】：全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate, PFOS)是一种新型持久性有机污染物,因其具有持久稳定性、生物蓄积性以及多种毒效应,一旦进入人体会严重威胁人类身体健康。目前,在各类水环境中,都检测到有不同程度的PFOS存在。本文以水体中全氟辛烷磺酸(PFOS)为研究对象,采用吸附法和自制复合膜分离法对PFOS进行了去除实验,得到了以下主要结论：1、与介孔分子筛(KIT-6)和氧化石墨烯(GO)相比,由于有机蒙脱土(OMMT)经过了疏水改性,有利于吸附PFOS上疏水的C-F键,因此,相比于其它了两种材料来说,OMMT对PFOS的吸附效果最好。PFOS在OMMT上的吸附动力学更符合准二级动力学方程,相关系数R20.99,吸附等温线可以较好的符合Langmuir方程,由Langmuir方程计算出的OMMT对PFOS的最大吸附量可达到144.88 mg/g。2、与未添加OMMT的单一PMIA膜相比,添加了OMMT之后的OMMT/PMIA复合膜断面结构开始由原来的海绵状孔向指状孔转变,接触角由原来的70.25°(OMMT 0%)增加到85.25°(OMMT 5%),与此同时,添加了OMMT之后,降低了膜表面的Zeta电位,使膜表面的电位由原来的-23.6 mV (OMMT0%)降低到-42.1mV (OMMT 6%)并且膜的水通量由原来的72.70 L/m2·h (OMMT0%,1.0 MPa)降到43.3 L/m2·h (OMMT 6%,1.0 MPa).3、研究不同条件下OMMT/PMIA复合膜对单一PFOS的去除实验时,发现,当OMMT添加量为2%时,膜对PFOS的去除效果最好(92.85%,0.4 MPa)；并且复合膜对PFOS的去除率随着PFOS溶液浓度以及压力的升高而降低,随着溶液pH值的增加而上升,当溶液中pH=9时,复合膜对PFOS的去除率可达到93.24%。4、当PFOS与不同盐离子和不同重金属离子共存时,OMMT/PMIA复合膜对PFOS的去除效果也不同。由于Na+可以降低膜表面的负电性,使得膜对PFOS的静电排斥作用减弱,所以当PFOS溶液中投加Na+时,OMMT/PMIA复合膜对PFOS的去除率降低;而Ca2+、Mg2+和Pb2+能与PFOS分子发生络合反应,使得目标去除物体积增大,膜对PFOS的筛分作用增强,因此溶液中加入Ca2+、Mg2+和Pb2+时,复合膜对PFOS的去除率上升,在1.0 MPa下,PFOS的去除率能从88.56%(单一PFOS)上升到99.02%(Pb2+,500 ppb);当溶液中加入As5+和Cr6+时,由于As5+和Cr6+在溶液主要以带负电的酸根离子形式存在,它们与PFOS中的磺酸基团存在竞争作用,使得膜对PFOS的排斥力减弱,去除率降低。
【关键词】：全氟辛烷磺酸 吸附 膜分离 去除率 重金属
【学位授予单位】：首都经济贸易大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-13
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 研究内容11-13
• 2 文献综述13-27
• 2.1 全氟化合物及PFOS简介13
• 2.2 PFOS的特性和危害13-16
• 2.2.1 持久稳定性14
• 2.2.2 生物富集性14-15
• 2.2.3 危害15-16
• 2.3 PFOS的人体污染水平及对健康的影响16-18
• 2.4 水环境中PFOS的污染现状18-22
• 2.4.1 污水处理厂出水及其附近水域18-19
• 2.4.2 大洋、河流及湖泊19-21
• 2.4.3 饮用水21-22
• 2.4.4 小结22
• 2.5 PFOS的去除技术研究进展22-24
• 2.6 吸附技术和膜技术在水处理中的应用24-27
• 2.6.1 吸附技术在水处理中的应用24-25
• 2.6.2 膜技术在水处理中的应用25-27
• 3 吸附法去除PFOS的研究27-43
• 3.1 引言27-28
• 3.2 实验部分28-30
• 3.2.1 实验材料与仪器28-29
• 3.2.2 实验内容29-30
• 3.2.3 基本实验方法30
• 3.3 三种材料对PFOS的吸附动力学30-37
• 3.3.1 OMMT对PFOS的吸附动力学31-33
• 3.3.2 KIT-6对PFOS的吸附动力学33-35
• 3.3.3 GO对PFOS的吸附动力学35-37
• 3.4 三种吸附剂对PFOS的吸附等温线37-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 OMMT/PMIA复合膜的制备及表征43-51
• 4.1 实验材料及仪器43-44
• 4.1.1 实验材料43
• 4.1.2 实验设备和仪器43-44
• 4.2 OMMT/PMIA复合膜的制备44-45
• 4.3 OMMT/PMIA复合膜的表征45-50
• 4.3.1 红外和能谱分析45-46
• 4.3.2 膜的形貌结构(SEM)46
• 4.3.3 膜的亲疏水性分析46-47
• 4.3.4 Zeta电位分析47-48
• 4.3.5 膜通量48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 OMMT/PMIA复合膜法去除PFOS研究51-67
• 5.1 实验材料及仪器51-52
• 5.1.1 实验材料51-52
• 5.1.2 实验设备及仪器52
• 5.2 实验流程及方法52-53
• 5.2.1 实验流程52-53
• 5.2.2 实验方法53
• 5.3 对单一PFOS的去除53-58
• 5.3.1 不同OMMT添加量对PFOS去除率的影响53-56
• 5.3.2 小同PFOS初始浓度对PFOS去除率的影响56-57
• 5.3.3 不同pH对PFOS去除率的影响57-58
• 5.4 与盐离子共存条件下对PFOS的去除58-61
• 5.4.1 与Na+共存条件下对PFOS去除率的影响58-59
• 5.4.2 与Ca~(2+)、Mg~(2+)共存条件下对PFOS去除率的影响59-61
• 5.5 与重金属离子共存时对PFOS的去除61-66
• 5.5.1 与As~(5+)共存条件下对PFOS去除率的影响61-62
• 5.5.2 与Pb~(2+)共存条件下对PFOS去除率的影响62-65
• 5.5.3 与Cr~(6+)共存条件下对PFOS去除率的影响65-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-77
• 致谢77-78
• 在学期间发表的学术论文与研究成果78

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2 黄晓峰;曹同成;赵国华;;持久性有机污染物PFOS的潜在蛋白质受体及其毒理机制[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

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5 力纳;PFOS限用指令来袭检测服务是应对关键[N];消费日报;2008年

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10 李莹;全氟辛磺酸（PFOS）对大鼠神经毒作用的实验研究[D];中国医科大学;2004年

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