玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)外源金霉素的吸附與解吸

【摘要】：近年來(lái),由于耐抗生素細(xì)菌的發(fā)現(xiàn),抗生素類藥物造成的環(huán)境污染問(wèn)題在國(guó)際上引起了普遍關(guān)注。由于四環(huán)素類抗生素(TCs)具有優(yōu)良的治療價(jià)值,目前廣泛用作畜禽的飼料添加劑,但是大部分抗生素不能被吸收,而是以糞便和尿液形式排出體外,對(duì)環(huán)境造成了相當(dāng)?shù)奈廴?。生物質(zhì)炭是一種新興的有機(jī)吸附劑,被認(rèn)為是有機(jī)污染物的超強(qiáng)吸附劑；而硅藻土是一種儲(chǔ)量豐富的無(wú)機(jī)吸附劑,廣泛用于水質(zhì)凈化和污水處理。因此本文以四環(huán)素類抗生素的一種——金霉素(CTC)為例,研究生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)溶液中CTC的吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)以及環(huán)境因素對(duì)其吸附解吸的影響,以探討金霉素在兩類吸附劑上的吸附特性,為緩解四環(huán)素類抗生素的環(huán)境污染提供理論參考和數(shù)據(jù)支持。 本試驗(yàn)采用OECD Guideline106批平衡方法研究了玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附解吸熱力學(xué)特征以及離子強(qiáng)度和溶液pH值對(duì)吸附解吸的影響。主要結(jié)論如下： 1.玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程是一個(gè)前期快速吸附,中后期慢速平衡的過(guò)程,符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；在相同條件下,生物質(zhì)炭對(duì)金霉素的吸附速率快于硅藻土；生物質(zhì)炭吸附金霉素的平衡時(shí)間為8h,硅藻土為24h；相同動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)條件下,生物質(zhì)炭對(duì)金霉素的吸附量高于硅藻土,生物質(zhì)炭對(duì)溶液中金霉素的去除率高于硅藻土；固液比越大,初始濃度越低,達(dá)到平衡所需的時(shí)間越短,金霉素的去除率越高。 2.玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的吸附量隨金霉素的平衡濃度增加而增大,兩種吸附材料對(duì)金霉素的解吸量與吸附量呈正相關(guān)關(guān)系；生物質(zhì)炭和硅藻土的吸附量隨環(huán)境溫度的升高而增加,解吸量隨環(huán)境溫度的升高而降低。Langmuir模型和Freundlich模型的擬合結(jié)果表明生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的吸附容量、吸附強(qiáng)度均隨溫度升高而增加,硅藻土對(duì)金霉素的吸附等溫線呈“L”型,生物質(zhì)炭對(duì)金霉素的吸附等溫線隨溫度升高由“L”型逐漸趨于線型。玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的吸附過(guò)程均為自發(fā)進(jìn)行的、熵推動(dòng)的吸熱過(guò)程,主要吸附機(jī)制是物理吸附。 3.玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的吸附量較大,而解吸率較低(解吸率在2.25%-6.99%之間),對(duì)金霉素有不錯(cuò)的去除效果。在低濃度條件下(50mg·L-1)玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)金霉素的去除效果相近,去除率均可達(dá)到90%以上；但在高濃度條件下(50-400mg.L-1),玉米秸稈生物質(zhì)炭對(duì)金霉素的去除效果優(yōu)于硅藻土。 4.金霉素溶液中鈣離子強(qiáng)度能夠密切影響兩種吸附材料對(duì)金霉素的吸附和解吸,離子強(qiáng)度與金霉素在兩種吸附劑上的吸附量呈極顯著負(fù)相關(guān),與解吸量和解吸率呈極顯著正相關(guān),離子強(qiáng)度對(duì)吸附量和解吸量的影響程度隨金霉素初始濃度增加而增大。 5.生物質(zhì)炭對(duì)溶液pH值有很強(qiáng)的緩沖能力,溶液初始pH在4-10范圍內(nèi),對(duì)生物質(zhì)炭吸附金霉素的影響不明顯；硅藻土對(duì)堿性溶液(pH7)有一定的緩沖能力,硅藻土對(duì)金霉素的吸附量隨溶液pH值的升高而增大。 【關(guān)鍵詞】：金霉素 玉米秸稈生物質(zhì)炭 硅藻土 吸附 解吸
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：X131
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 前言15-25
• 1.1 金霉素等四環(huán)素類抗生素的研究進(jìn)展15-19
• 1.1.1 四環(huán)素類抗生素的性質(zhì)15-16
• 1.1.2 四環(huán)素類抗生素的使用情況16-17
• 1.1.3 四環(huán)素類抗生素在環(huán)境中的殘留水平17-18
• 1.1.4 四環(huán)素類抗生素的生態(tài)毒性18
• 1.1.5 四環(huán)素類抗生素在環(huán)境中的吸附行為18-19
• 1.2 生物質(zhì)炭及其相關(guān)研究進(jìn)展19-21
• 1.2.1 生物質(zhì)炭的定義及特性19-20
• 1.2.2 生物質(zhì)炭的研究現(xiàn)狀20
• 1.2.3 生物質(zhì)炭的吸附機(jī)理研究20-21
• 1.2.4 玉米秸稈在中國(guó)的生產(chǎn)利用情況21
• 1.3 硅藻土及其相關(guān)研究進(jìn)展21-23
• 1.3.1 硅藻土的理化性質(zhì)及應(yīng)用21-22
• 1.3.2 硅藻土在水處理中的應(yīng)用22-23
• 1.4 本研究的目的和意義23-25
• 第二章 材料與方法25-31
• 2.1 供試材料25-26
• 2.1.1 供試生物質(zhì)炭25
• 2.1.2 供試硅藻土25-26
• 2.1.3 供試金霉素和其它化學(xué)試劑26
• 2.2 試驗(yàn)方法26-27
• 2.2.1 吸附試驗(yàn)26
• 2.2.2 上清液中金霉素濃度的測(cè)定26-27
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)27-29
• 2.3.1 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上的吸附解吸試驗(yàn)27-28
• 2.3.1.1 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上的吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)27
• 2.3.1.2 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上的吸附解吸熱力學(xué)試驗(yàn)27-28
• 2.3.1.3 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素吸附解吸的影響28
• 2.3.1.4 pH值對(duì)金霉素吸附解吸的影響28
• 2.3.2 金霉素在硅藻土上的吸附解吸試驗(yàn)28-29
• 2.3.2.1 吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)28
• 2.3.2.2 金霉素在硅藻土上的吸附解吸熱力學(xué)試驗(yàn)28-29
• 2.3.2.3 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素吸附解吸的影響29
• 2.3.2.4 pH值對(duì)金霉素吸附解吸的影響29
• 2.4 數(shù)據(jù)處理29
• 2.5 擬合模型與計(jì)算公式29-31
• 2.5.1 動(dòng)力學(xué)的擬合模型29
• 2.5.2 吸附等溫線的擬合模型29-30
• 2.5.3 熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算公式30-31
• 第三章 結(jié)果與討論31-57
• 3.1 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上的吸附解吸特征31-44
• 3.1.1 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上的吸附動(dòng)力學(xué)特征31-36
• 3.1.1.1 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上的吸附過(guò)程、平衡時(shí)間及其吸附去除31-33
• 3.1.1.2 固液比對(duì)金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上吸附動(dòng)力學(xué)的影響33-34
• 3.1.1.3 初始濃度對(duì)金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上吸附動(dòng)力學(xué)的影響34-35
• 3.1.1.4 玉米秸稈生物質(zhì)炭對(duì)金霉素吸附動(dòng)力學(xué)的模型擬合35-36
• 3.1.2 玉米秸稈生物質(zhì)炭對(duì)金霉素的吸附解吸熱力學(xué)36-40
• 3.1.2.1 金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上吸附解吸等溫線的特征36-37
• 3.1.2.2 溫度對(duì)金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上吸附特征的影響37-38
• 3.1.2.3 玉米秸稈生物質(zhì)炭對(duì)金霉素吸附過(guò)程的熱力學(xué)參數(shù)38
• 3.1.2.4 溫度對(duì)金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上解吸特征的影響38-40
• 3.1.3 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上吸附解吸的影響40-43
• 3.1.3.1 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素在玉米秸稈生物質(zhì)炭上吸附作用的影響40-41
• 3.1.3.2 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素在生物質(zhì)炭上解吸作用的影響41-43
• 3.1.4 pH對(duì)金霉素在生物質(zhì)炭上吸附解吸的影響43-44
• 3.2 金霉素在硅藻土的上吸附解吸特征44-57
• 3.2.1 金霉素在硅藻土上的吸附動(dòng)力學(xué)特征44-48
• 3.2.1.1 金霉素在硅藻土上的吸附過(guò)程、平衡時(shí)間及其吸附去除率44-45
• 3.2.1.2 固液比對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)的影響45-46
• 3.2.1.3 金霉素的初始濃度對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)的影響46-47
• 3.2.1.4 吸附動(dòng)力學(xué)的模型擬合47-48
• 3.2.2 硅藻土對(duì)金霉素的吸附熱力學(xué)特征48-51
• 3.2.2.1 金霉素在硅藻土上的吸附解吸等溫曲線48-49
• 3.2.2.2 溫度對(duì)金霉素在硅藻土上吸附作用的影響49-50
• 3.2.2.3 硅藻土對(duì)金霉素吸附過(guò)程中的熱力學(xué)參數(shù)50
• 3.2.2.4 溫度對(duì)金霉素在硅藻土上解吸作用的影響50-51
• 3.2.3 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素在硅藻土上吸附解吸的影響51-53
• 3.2.3.1 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素在硅藻土上吸附的影響51-53
• 3.2.3.2 離子強(qiáng)度對(duì)金霉素在硅藻土上解吸作用的影響53
• 3.2.4 溶液pH值對(duì)金霉素在硅藻土上吸附作用的影響53-57
• 第四章 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 致謝63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表文章65

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加快資源整合 打造硅藻土品牌    記者 孔峻巍

日本人飾材愛(ài)用硅藻土    

廢棄物制出新產(chǎn)品    張同科

臨江全力打造“中國(guó)硅藻土工業(yè)城”    張大勇

日推出硅藻土環(huán)保裝修材料    樂(lè)紹延

玻璃纖維—硅藻土復(fù)合改性瀝青混凝土性能研究    許淳

硅藻土的提純及其表面羥基、酸位研究    袁鵬

脂肪酶產(chǎn)生菌的篩選及固定化脂肪酶在生產(chǎn)生物柴油中的應(yīng)用研究    張振乾

納米分子篩組裝體吸附水體中痕量甲基叔丁基醚及其機(jī)理研究    路佳

硅藻土基吸附劑的制備、表征及其染料吸附特性研究    林俊雄

耐鹽性高吸水樹(shù)脂的合成及其溶脹動(dòng)力學(xué)研究    祁曉華

微波活化生物質(zhì)炭制備堯結(jié)構(gòu)與吸附性能研究    冒海燕

秸稈生物質(zhì)炭對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放及作物生產(chǎn)力的效應(yīng)研究    張阿鳳

1,2-二氯丙烷制環(huán)氧丙烷FeAl(PO_4)_2催化劑及膜催化反應(yīng)的研究    顧修君

P-TiO_2可見(jiàn)光光催化劑的制備及其在SiO_2質(zhì)多孔材料上的負(fù)載    李芳菲

玉米秸稈生物質(zhì)炭和硅藻土對(duì)外源金霉素的吸附與解吸    趙亞平

硅藻土改性瀝青的應(yīng)用研究    李旭東

硅藻土改性瀝青混合料的性能研究    王雨楠

臨江三級(jí)硅藻土吸附重金屬的研究    趙芳玉

氫同位素分離涂鈀硅藻土制備及吸-放氫特性研究    雷強(qiáng)華

TiO_2/硅藻土復(fù)合光催化劑制備及應(yīng)用研究    何媛媛

硅藻土處理城市生活垃圾滲濾液研究    石超

四種牧草種子種衣劑的研究    王治

超聲促進(jìn)污泥板框壓濾脫水的研究    胡正猛

硅藻土材料對(duì)瀝青混合料性能的影響    張賢康