改性生物炭负载纳米零价铁系材料的制备及其对头孢类抗生素的去除机理研究
发布时间：2021-06-23 08:33
随着分析检测技术的发展,环境中不同种类的抗生素不断被发现,抗生素对环境的危害已经引起人们的广泛关注。针对最常用且水体中分布广泛的头孢类抗生素（头孢噻肟和头孢氨苄）的去除,本实验制备了纳米零价铁（nZVI）、纳米零价铁双金属（Ag/Fe,Co/Fe）、硫化纳米零价铁（S-nZVI）及改性生物炭负载纳米零价铁双金属等材料,并运用多种表征手段,探究了材料组成、表面形貌及官能团等特征。同时,采用高效液相色谱-电喷雾质谱联用仪（HPLC-ESI-MS）分析抗生素降解产物,探讨了抗生素降解路径。得到下列主要结论:（1）采用液相浸渍方法制备改性生物炭,考察改性生物炭对头孢噻肟（CFX）的吸附性能及吸附影响因素,并探究其吸附机理。结果表明,碱改性生物炭（BC-NaOH）使用量为1.6 g/L,初始CFX浓度为16 mg/L,溶液pH为6,温度为298K时,30 min内BC-NaOH对头孢噻肟的吸附率为89%,符合伪二级动力学方程（R2>0.99）,吸附率显著大于酸改性及氨水改性生物炭。热力学研究表明,BC-NaOH吸附头孢噻肟是自发放热过程。基于反应热力学及吸附率影响因素...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
纳米零价铁合成装置
图 1-3 Fe0去除污染物机理示意图[66, 78]-3 Schematic model of mechanism for nZVI reaction with different co重金属去除机理在环境中的转化、溶解、迁移及毒性大小，主要受电极吸附/解吸现象的影响，其中电极电势是关键因素。电极属离子的形态有关，常见污染物的电极电势如表 1-2 所示物通常是利用上述各影响因素来控制重金属对生物种群O’Carroll 等认为零价铁去除重金属的机理主要取决于参与电势（E ）。对于标准电极电势比 Fe0更负或者很接近的要是依靠纳米零价铁的（氢）氧化物外壳的吸附作用（如电极电势明显大于 Fe0污染物的去除原理主要是还原作用d 和 Ag 等）；E 稍高于 Fe0的金属离子则可以通过还原和o 和 Ni）[66]。Xiaoqin Li 等借助高分辨光电子能谱研究了Cd(II)、 Pb(II)、 Ni(II)、Hg(II)、Cu(II)和 Ag(I)的去除机
图 1-4 生物炭的扫描电镜图像Figure1-4 SEM image of biochar表 1-3 不同类型热解生物质产物[18]able 1-3 Biomass feedstock products of different types of pyrol/℃成本/吨滞留时间产物构成液体（生物油） 固体（生物~600 560$ <2s 75% 12% ~500 NIA 稍长 50% 25% ~500272$ (corn stover)51$ (yard waste)长 30% 35% 易获得数据.物炭，初始生物炭吸附污染物的能力有限，特别是对高通常是粉末状固体颗粒，后期很难分离[20]。为了克服能及适用性，制备不同性能的改性生物炭成为环境材]
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫化纳米零价铁去除水体污染物的研究进展[J]. 汤晶,汤琳,冯浩朋,董浩然,章毅,刘思诗,曾光明. 化学学报. 2017(06)
[2]纳米零价铁的制备及应用研究进展[J]. 谢青青,姚楠. 化工进展. 2017(06)
[3]改性生物炭负载纳米零价铁去除水体中头孢噻肟[J]. 吴鸿伟,冯启言,杨虹,朱雪强,高波,陈迪,苗亦新. 环境科学学报. 2017(07)
[4]Fabrication of bimetallic Ag/Fe immobilized on modified biochar for removal of carbon tetrachloride[J]. Hongwei Wu,Qiyan Feng. Journal of Environmental Sciences. 2017(04)
[5]牛奶中头孢类药物残留的HPLC多联检测方法[J]. 许娜,孙海新,张慧,黄金发,孙丕春. 中国乳品工业. 2016(02)
[6]纳米零价铁的制备及其在环境中的应用进展[J]. 张茜茜,夏雪芬,周文,刘爱荣. 环境科学与技术. 2016(01)
[7]液相还原和碳热法制备纳米零价铁/活性炭复合材料的比较研究[J]. 张小毛,陈维芳,晏长成,张敬会,王伟亚. 水资源与水工程学报. 2015(03)
[8]液相色谱-质谱联用法测定水产品中头孢菌素类残留量[J]. 顾蓓乔,梅光明,喻亮,张小军,朱敬萍,李佩佩. 浙江海洋学院学报(自然科学版). 2015(03)
[9]环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散[J]. 杨凤霞,毛大庆,罗义,汪庆,母全华. 应用生态学报. 2013(10)
[10]微乳液法制备纳米铁及其表征[J]. 杜秀征,赵艳,徐佳,李国斌,唐纬虹,邢文芳. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
博士论文
[1]中国流域典型新型有机污染物排放量估算、多介质归趋模拟及生态风险评估[D]. 张芊芊.中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) 2015
[2]生物质炭对环境中阿特拉津的吸附解吸作用及机理研究[D]. 俞花美.中国矿业大学（北京） 2014
[3]纳米级双金属体系对水中氯苯和多氯联苯的催化还原脱氯研究[D]. 张珍.浙江大学 2013
硕士论文
[1]菱角皮活性炭表面改性及其对水体中Cr（Ⅵ）和头孢氨苄的吸附性能研究[D]. 刘伟凤.山东大学 2012
[2]几种头孢类抗生素在污水处理过程中的分布特征及其环境行为研究[D]. 王朋华.上海交通大学 2009
本文编号：3244619
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
纳米零价铁合成装置
图 1-3 Fe0去除污染物机理示意图[66, 78]-3 Schematic model of mechanism for nZVI reaction with different co重金属去除机理在环境中的转化、溶解、迁移及毒性大小，主要受电极吸附/解吸现象的影响，其中电极电势是关键因素。电极属离子的形态有关，常见污染物的电极电势如表 1-2 所示物通常是利用上述各影响因素来控制重金属对生物种群O’Carroll 等认为零价铁去除重金属的机理主要取决于参与电势（E ）。对于标准电极电势比 Fe0更负或者很接近的要是依靠纳米零价铁的（氢）氧化物外壳的吸附作用（如电极电势明显大于 Fe0污染物的去除原理主要是还原作用d 和 Ag 等）；E 稍高于 Fe0的金属离子则可以通过还原和o 和 Ni）[66]。Xiaoqin Li 等借助高分辨光电子能谱研究了Cd(II)、 Pb(II)、 Ni(II)、Hg(II)、Cu(II)和 Ag(I)的去除机
图 1-4 生物炭的扫描电镜图像Figure1-4 SEM image of biochar表 1-3 不同类型热解生物质产物[18]able 1-3 Biomass feedstock products of different types of pyrol/℃成本/吨滞留时间产物构成液体（生物油） 固体（生物~600 560$ <2s 75% 12% ~500 NIA 稍长 50% 25% ~500272$ (corn stover)51$ (yard waste)长 30% 35% 易获得数据.物炭，初始生物炭吸附污染物的能力有限，特别是对高通常是粉末状固体颗粒，后期很难分离[20]。为了克服能及适用性，制备不同性能的改性生物炭成为环境材]
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫化纳米零价铁去除水体污染物的研究进展[J]. 汤晶,汤琳,冯浩朋,董浩然,章毅,刘思诗,曾光明. 化学学报. 2017(06)
[2]纳米零价铁的制备及应用研究进展[J]. 谢青青,姚楠. 化工进展. 2017(06)
[3]改性生物炭负载纳米零价铁去除水体中头孢噻肟[J]. 吴鸿伟,冯启言,杨虹,朱雪强,高波,陈迪,苗亦新. 环境科学学报. 2017(07)
[4]Fabrication of bimetallic Ag/Fe immobilized on modified biochar for removal of carbon tetrachloride[J]. Hongwei Wu,Qiyan Feng. Journal of Environmental Sciences. 2017(04)
[5]牛奶中头孢类药物残留的HPLC多联检测方法[J]. 许娜,孙海新,张慧,黄金发,孙丕春. 中国乳品工业. 2016(02)
[6]纳米零价铁的制备及其在环境中的应用进展[J]. 张茜茜,夏雪芬,周文,刘爱荣. 环境科学与技术. 2016(01)
[7]液相还原和碳热法制备纳米零价铁/活性炭复合材料的比较研究[J]. 张小毛,陈维芳,晏长成,张敬会,王伟亚. 水资源与水工程学报. 2015(03)
[8]液相色谱-质谱联用法测定水产品中头孢菌素类残留量[J]. 顾蓓乔,梅光明,喻亮,张小军,朱敬萍,李佩佩. 浙江海洋学院学报(自然科学版). 2015(03)
[9]环境中抗生素抗性基因的水平传播扩散[J]. 杨凤霞,毛大庆,罗义,汪庆,母全华. 应用生态学报. 2013(10)
[10]微乳液法制备纳米铁及其表征[J]. 杜秀征,赵艳,徐佳,李国斌,唐纬虹,邢文芳. 兵器材料科学与工程. 2013(03)
博士论文
[1]中国流域典型新型有机污染物排放量估算、多介质归趋模拟及生态风险评估[D]. 张芊芊.中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) 2015
[2]生物质炭对环境中阿特拉津的吸附解吸作用及机理研究[D]. 俞花美.中国矿业大学（北京） 2014
[3]纳米级双金属体系对水中氯苯和多氯联苯的催化还原脱氯研究[D]. 张珍.浙江大学 2013
硕士论文
[1]菱角皮活性炭表面改性及其对水体中Cr（Ⅵ）和头孢氨苄的吸附性能研究[D]. 刘伟凤.山东大学 2012
[2]几种头孢类抗生素在污水处理过程中的分布特征及其环境行为研究[D]. 王朋华.上海交通大学 2009
本文编号：3244619
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