含钛高炉渣作人工湿地基质处理含抗生素污水的应用基础研究

发布时间：2018-07-04 22:28

本文选题：含钛高炉渣 + 抗生素　；参考：《南京师范大学》2015年硕士论文

【摘要】：近年来国内多处水域发现抗生素踪迹,地表水甚至地下水中都已检测到抗生素的存在,对人类健康造成威胁。人工湿地作为污水处理的新型技术得到广泛运用,对人工湿地基质材料的研究也备受关注。结合含钛高炉渣光化学性质稳定、无毒、光催化性能优良特性,以含钛高炉渣作为人工湿地的基质用以处理含抗生素污水,通过实验研究含钛高炉渣对含抗生素污水的净化处理特性,研究预期不仅对人工湿地净化含抗生素污水的研究有积极作用,同时也有望实现含钛高炉渣高附加值的资源化综合利用,具有重要的环境效应、经济意义和社会效益。本文主要研究内容如下：(1)通过研究不同pH和浸出时间对含钛高炉渣中元素的浸出规律的影响,综合分析各种元素的最佳浸出条件,确定既有利于水体污染物净化、又有利于湿地水生植物生长的浸出工艺条件参数。结论如下：在正常水体pH变化范围及人工湿地水力停留时间范围内,含钛高炉渣不会浸出对植物生长有害的重金属元素,其浸出的Ca、Mg、Si和S元素均有利于水生植物的生长；综合pH对各种元素的浸出影响,水体处于弱碱性条件较利于对水生植物生长有利元素的浸出；由于各元素浸出量大多随着时间的延长而增加,对植物有害的铝元素含量随着时间的延长反而降低,因此,在一定时间范围内,延长含钛高炉渣的使用时间对水生植物生长有利。(2)以含钛高炉渣作为光催化材料,考察含钛高炉渣对不同抗生素的光催化降解效果,找到降解效果较好的抗生素作为目标降解物,研究了含钛高炉渣对目标降解物的吸附以及光催化性能,获取其最佳反应条件参数,并探究目标降解物的降解机制。所得结论如下：含钛高炉渣对环丙沙星的光催化效果优于对氧氟沙星和诺氟沙星的光催化效果。含钛高炉渣吸附环丙沙星的最适等温线模型可用Langmuir方程表达,含钛高炉渣吸附环丙沙星符合一级动力学方程模型,即该吸附过程主要受物理吸附控制。在渣投加量为60mg/ml,光照强度为2.25mW/cm2,光照时间为3h时,对体积50m1、浓度10mg/L的环丙沙星溶液的去除效果最佳,总去除率为82.22%,其中光催化降解率为7.96%,占总去除率的9.68%,吸附作用占主导地位。含钛高炉渣光催化降解环丙沙星机制存在两种路径：路径一,N-脱烷基化的过程,氧化产物M-2经过两步水解作用生成了部分脱烷基化产物M-26,此氧化产物继续被氧化,形成了完全脱烷基化产物M-69。路径二,环丙基的氧化过程,烯胺中的哌嗪环首先发生羟基化和脱烷基化反应,之后环丙基被氧化为丙烯基或者乙酰基两种氧化产物(即M+2)。(3)实验分析含钛高炉渣净化污水及含抗生素污水处理效果的各影响因素,找到最佳的污水净化工艺参数。结果表明：含钛高炉渣对污水中COD的去除率范围为16.21%～54.29%,对TN的去除率范围为8.36%～40.46%,对TP的去除率范围为84.92%～94.97%。含钛高炉渣处理含抗生素污水时,由于污水中的氮磷无机盐以及其他有机物与环丙沙星发生竞争吸附,使含钛高炉渣对环丙沙星的吸附能力降低。环丙沙星光催化降解过程中的脱烷基化使得小分子的氨氮进入水体,使水体中氮元素含量增加,导致含钛高炉渣对TN的去除率有所降低。当渣投加量为60mg/ml,光照时间为4h,光照强度为2.25m W/cm2,pH为7时,含钛高炉渣对体积为50m1,环丙沙星浓度为10mg/L的污水中COD、TN、TP、CIP(环丙沙星)的去除率分别为55.98%、41.66%、96.97%、50.32%。
[Abstract]:In recent years , many domestic waters have found that antibiotic trace , surface water and even underground water have detected the existence of antibiotics , which is a threat to human health .
the comprehensive pH affects the leaching of various elements , and the water is in a weak alkaline condition to facilitate the leaching of favorable elements for the growth of aquatic plants ;
The results show that the photocatalytic degradation rate of titaniferous blast furnace slag is 7.96 % , the photocatalytic degradation rate is 2.25mW / cm ~ 2 and the illumination time is 3h . The results are as follows : The photocatalytic degradation rate of titaniferous blast furnace slag is 7.96 % , which accounts for 9.68 % of total removal rate . The results showed that the removal rates of COD , TN , TP , CIP ( ciprofloxacin ) in sewage containing titanium blast furnace slag were 55.98 % , 41.66 % , 96.97 % and 50.32 % respectively .
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】