氨基化纳米四氧化三铁吸附—化学降解处理水中PFOS的研究
本文选题：PFOS 切入点：氨基化纳米四氧化三铁 出处：《哈尔滨工业大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：全氟辛烷磺酸类化合物(Perfluorooctane Sulfonate,PFOS)是一类典型的全氟化合物,具有良好的热、化学稳定性。因其具有疏水、疏油的特性而被广泛应用在工业和民用产品的生产中,从而可以通过多种途径进入到各种环境介质中,并通过食物链传递放大。研究表明工业废水是环境中PFOS的主要来源。目前对PFOS的处理方法以化学去除和吸附处理为主。由于其在水体中含量不高,直接用化学法去除的效率较低,而吸附法对其只有相的转移作用不能真正去除污染物,因此亟需寻找到合适的处理水中PFOS的方法。本研究提出通过寻找一种去除效率较高、可重复使用的吸附材料对PFOS进行吸附-解吸作用从而得到污染物浓度较高的解吸液,再对解吸液进行化学降解真正去除PFOS的思路。本文通过对氨基化纳米四氧化三铁材料制备条件进行优选,并对制备材料去除水中PFOS的效能进行了考察,同时还考察了溶液pH值、共存离子对制备材料吸附性能的影响,初探吸附材料的吸附机理。本文还考察了制备材料对污染物的解吸回收率、材料重复次数已验证制备材料对PFOS实现富集浓缩的可能性和材料重复利用性。最后筛选出能够降解解吸液中PFOS的化学方法。通过研究得到,在以100 mg磁性纳米四氧化三铁为原材料的情况下:对于有机硅烷化步骤,反应环境由乙醇300 mL、去离子水100 m L组成,建议正硅酸乙酯投加量为2 mL;在氨基化修饰步骤中,建议制备条件为水/乙醇投加比为5/100且总体积为160 m L,APTS投加量为8 mL,溶液pH等于5。吸附材料吸附、解吸试验表明:吸附材料能够有效去除水中PFOS。在酸性条件下有较高的去除率,当溶液pH等于4时去除率可达95%;氯离子、硝酸根、硫酸根的存在对吸附PFOS无影响,并且吸附材料对污染物有着较高的吸附回收率和重复利用性。吸附材料作用机制初步探究表明:氨基化纳米四氧化三铁对PFOS的吸附以静电吸附为主,同时还有疏水作用和胶束半胶束作用。解吸液处理方法结果表明:亚硫酸盐/UV还原体系能够较好的去除PFOS并对其有一定的脱氟率。在一定反应条件下,对PFOS的去除率可达95%,脱氟率为74%。
[Abstract]:Perfluorooctane Sulfonate PFOSs are typical perfluorofluorides with good thermal and chemical stability. They are widely used in the production of industrial and civil products because of their hydrophobic and oil-repellent properties. In order to enter into various environmental media through a variety of channels, The results show that industrial wastewater is the main source of PFOS in the environment. At present, chemical removal and adsorption are the main treatment methods for PFOS. The removal efficiency by chemical method is relatively low, but the adsorption method can not remove pollutants by phase transfer. Therefore, it is urgent to find a suitable method to treat PFOS in water. The reused adsorbent material adsorbed and desorbed PFOS to obtain the desorption solution with high pollutant concentration. Then the idea of removing PFOS by chemical degradation of desorption solution was given. In this paper, the preparation conditions of amino nano ferric tetroxide were optimized, and the efficiency of PFOS removal in water was investigated, and the pH value of the solution was also investigated. The effect of coexisting ions on the adsorption properties of the prepared materials and the adsorption mechanism of the adsorbed materials were discussed. The desorption recovery of pollutants from the prepared materials was also investigated. The repeated times of materials have verified the possibility of enrichment and concentration of PFOS and the reusability of materials. Finally, the chemical methods that can degrade PFOS in desorption solution have been selected. In the case of 100 mg magnetic nanocrystalline ferric tetroxide as raw material, the reaction environment is 300 mL ethanol and 100 mL deionized water, and the dosage of ethyl orthosilicate is suggested to be 2 mL. It is suggested that the preparation conditions are as follows: the ratio of water to ethanol is 5/100, the total volume is 160mL, the dosage of APTS is 8 mL, the pH of solution is equal to 5. The adsorption and desorption tests show that the adsorbed material can effectively remove the water from water. When the pH value of the solution is 4:00, the removal rate can reach 95%. The presence of chloride, nitrate and sulfate has no effect on the adsorption of PFOS. The adsorption mechanism of the adsorption material showed that the adsorption of PFOS was mainly electrostatic adsorption, and the adsorption mechanism of the adsorbed material was mainly electrostatic, and the adsorption mechanism of the adsorbed material was mainly electrostatic, and the adsorption mechanism of the adsorbed material was mainly electrostatic, and the adsorption mechanism of the adsorbed material was mainly electrostatic. At the same time, there is hydrophobic effect and micellar semi-micelle effect. The results of desorption treatment method show that the PFOS can be removed and defluorinated by sulfite / UV reduction system, and under certain reaction conditions, The removal rate of PFOS is 95% and the defluorination rate is 74%.
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
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，本文编号：1593831
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