模拟研究胶质臭氧泡沫对含水沉积物中菲的原位靶向去除

发布时间：2020-11-03 07:51

　　 沉积物对水中生态环境十分重要,疏水性多环芳烃(PAHs)易与含水的沉积物紧密粘附,对地下水和地表水的水生环境以及人类健康构成巨大威胁。本研究,通过在300 kPa的压力下将含有臭氧(O_3)的空气溶解到非离子表面活性剂(Tween-20)溶液中,用于原位靶向去除菲(PHE)污染的沉积物,构建了功能化的微泡,称为胶体臭氧泡沫(COAs)。表征了COAs的稳定性、气含量和直径这些基本性质;并研究COAs的界面行为特征包括其表面吸附特性、水相沉积物中的迁移扩散特点和PHE在沉积物上的解吸动力学;重点研究COAs对沉积物上PHE的解吸和氧化效率。此外,考虑盐度和老化对上述三个方面的影响。论文主要的结果和结论如下:(1)当Tween-20的初始浓度低于或高于临界胶束浓度(CMC)时,与不存在O_3的胶质气泡(CGAs)相比,COA的稳定性略微减弱,但COA的半衰期仍然大于200 s。COAs的性质受盐度的影响比较大,随着水中盐度增加COAs的半衰期有着明显的减少,从220 s衰减到160 s左右,气含率会随盐度增加而增加。(2)COAs对沉积物的去除效率和COAs对PHE的氧化降解效率遵循“具有高PHE浓度的疏水表面”“具有低PHE浓度的亲水表面”“具有低PHE浓度的疏水表面”的顺序。当初始PHE浓度为240.0μg/kg时,从沉积物中除去约96.9%的PHE,并且在0.6 mg/L的高O_3浓度下84.9%的总PHE被氧化。(3)在亲水沉积物上,PHE的解吸会随着盐度的增加而减少,但是在疏水沉积物上PHE的解吸则受盐度的影响不明显;COAs相比O_3微泡(OMs)修复“疏水沉积物高含量PHE”上PHE的解吸和氧化降解率更好,解吸率最高达到87.5%左右,氧化降解率可以达到75%左右。在实际河水中修复效果会下降,但是重复处理可以有效的将沉积物上的PHE去除。(4)COAs去除沉积物中老化的PHE的较优浓度为2 CMC。COAs在去除亲水沉积物中老化的PHE比疏水沉积物中好可以达到51.7%,但是比OMs的67.5%略差,氧化降解率为41.9%。但是COAs可以去除疏水沉积物中老化的PHE,去除效果大约为11.7%。COAs处理之后对于亲水沉积物内部的结构有一定的破坏,但是对疏水沉积内部结构的影响不大。本研究很好地实现了用COAs从含水层沉积物中原位和靶向去除疏水性有机污染物,对沉积物中老化的疏水性有机污染物也有一定的效果。本研究为COAs这一新型原位修复技术的研发提供了实验和理论依据,并为评估其在沉积物污染治理中的应用奠定了基础。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X52
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外本学科领域的发展现状与趋势
3 修复PAHs污染研究进展'>        1.2.1 O₃ 修复PAHs污染研究进展
        1.2.2 胶质气体泡沫及其在环境污染修复中的应用
        1.2.3 新型PAHs富集-氧化分级技术研究进展
    1.3 主要研究内容
        1.3.1 COAs的制备及其基本性质、界面行为和对含水层沉积物中PHE的靶向原位去除
        1.3.2 盐度对COAs去除沉积物中PHE的影响
        1.3.3 在沉积物上PHE的老化对COA技术的影响
    1.4 技术路线图
第二章 COAs对不同亲疏水性沉积物中PHE的去除影响
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试剂
        2.2.2 制备COAs及性质表征
        2.2.3 COA修复技术
        2.2.4 PHE的化学萃取和HPLC分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 COA气泡的特征
        2.3.2 Tween-20 涂覆的气泡在疏水处理的表面上的特异性粘附
        2.3.3 含水层沉积物中COA悬浮液的迁移和氧化图
        2.3.4 COA解吸附和氧化降解沙质沉积物中的PHE
    2.4 结论
第三章 含水层盐度对COAs去除沉积物中PHE的影响
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试剂
        3.2.2 盐度对COA稳定性影响
        3.2.3 盐度对沉积物上PHE解吸的影响
        3.2.4 盐度对COAs修复PHE污染沉积物的影响
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 盐度对COAs性质的影响
        3.3.2 盐度对Tween-20-CGAs在疏水处理表面上特异性粘附的影响
        3.3.3 盐度对沉积物上PHE解吸动力学的影响
        3.3.4 盐度对沉积物上PHE去除效果的影响
    3.4 结论
第四章 沉积物中PHE老化对COAs处理效果的影响
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试剂
        4.2.2 沉积物颗粒亲疏水处理及表征
        4.2.3 沉积物中PHE老化污染制备
        4.2.4 老化对沉积物PHE污染修复的影响
        4.2.5 老化对沉积物 PHE 解吸的影响
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 老化PHE污染的分子筛沉积物性质
        4.3.2 优化COAs条件对PHE的修复
        4.3.3 分子筛沉积物中老化PHE的解吸
        4.3.4 沉积物修复前后性质表征
    4.4 结论
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
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【参考文献】

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1 罗建洪;李军;黄平;黄美英;;胶质气体泡沫排液的动力学常数(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2009年06期

本文编号：2868304