磺胺嘧啶在颗粒活性炭和碳纳米管上的吸附特性

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1、万方数据第38卷第1期2012年1月水处理技术TECHNOLOGY0FWATERTREATMENTV01．38No．1Jan．，201223磺胺嘧啶在颗粒活性炭和碳纳米管上的吸附特性方嫒，隋铭皓，盛力，高乃云(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092)摘要：近年来，水环境中抗生素的去除成为关注热点。研究讨论了磺胺嘧啶在颗粒活性炭(GAC)和多壁碳纳米管(MWCNT)上的吸附特性，并考察了pH、离子强度和腐殖酸等因素对吸附的影响．结果表明，pH对吸附效果有着显著的影响；腐殖酸的存在与磺胺嘧啶形成了竞争吸附；离子强度的变化对吸附效果没有很大影响。关键词。吸

2、附；活性炭；多壁碳纳米管；抗生素；磺胺嘧啶中圈分类号：TQ424文献标识码：A文章编号：1000—3770(2012)01．0023-004磺胺嘧啶是广泛应用于人类医疗和畜牧业的抗生素。磺胺嘧啶很难被生物体全部吸收，主要通过动物粪便和尿液排泄出来，然后排放到水体和土壤中，对环境造成污染。近年来，人们开始关注地表水和地下水中抗生素污染情况，饮用水中甚至也检测到了抗生素的存在㈣。尽管这些抗生素，包括磺胺嘧啶，在水中的浓度在ng·L。'至Umg·L．一级别，但是长期暴露会对人体和生态产生危害(如致癌和致畸)嗍。因此，有必要寻找高效、经济的技术来去除水中的抗生素。吸附技术快速、经

3、济并广泛应用于水处理中，它能够去除可溶性和不可溶性的污染物甚至是生物污染物【7】。活性炭(AC)作为传统的水处理吸附剂，凭借其高密度的微孔结构、比表面积和吸附容量，已经广泛应用于去除水中污染物。但是，目前关于AC吸附磺胺嘧啶的特性研究的还不多。碳纳米管(CNTs)是1991年发现的一种新颖的碳结构材料，它的外径在纳米级别(1～100nm)。碳纳米管具有优良的电子、机械和化学性质，已经引起了广泛的科学兴趣并在一些领域有了长远应用[sol。工业用碳纳米管作为一种有效的吸附剂已经成功地应用去除一些环境污染物中。目前已有试验研究了CNTs吸附水中有机物的特性【lo．12]，提出了

4、CNTs对有机物的吸附机理主要是CNTs表面和有机物之间的订．叮r电子给体．受体作用(EDA)[131。目前，aNTs对磺胺嘧啶的吸附特性还不很清楚，关于有机物在AC和CNTs上的吸附比较的研究也很少。本研究的目的是比较磺胺嘧啶(SPY)在颗粒活性炭(GAC)和多壁碳纳米管(MWCNT)上的吸附特性，并研究了在不同水质参数，即pH、离子强度和腐殖酸存在情况下对吸附的影响。l试验部分1．1试验材料磺胺嘧啶(SPY)(中国药物和生物制品控制研究所)的酸离解常数(pKa)分别是2．3(pKaI)和8．4(pKa2)114]：腐殖酸购买于上海某化学技术有限公司；其它试剂均是分析纯

5、试剂；溶液均是由超纯水配制(MilliporeMilli．QUVPlussystem，USA)。煤质颗粒活性炭(GAC)筛分20～4011111，用超纯水清洗至pH不变，在105℃下烘24h以除去其水分，保存于干燥器中备用。多壁碳纳米管(MWC．NT)含有95％的碳，孔径在10"-"30am。MWCNT经过如下处理【15】：首先在350℃下加热30rain以去除其杂质碳；然后在含有70％NaCIO溶液中超声20rain后，在85℃水浴中水浴3h以去除金属物质：之后，用超纯水清洗MWCNT至pH不变；最后在105℃收稿日期：2011．05．26基金项目：国家自然科学基金(5

6、0708067)t全国优秀博士论文(2007848)作青简介：方嫒(1986--)．女．硕上研究生．研究方向为给水深度处理lE·maih衄yuara009@163．com联系作者：隋铭皓：E-mail：suiminghao．sui@gmail．corn万方数据24水处理技术第38卷第1期下烘干。GAC和MWCNT的比表面积和孔结构测定利用77K下N：吸附．解吸等温线来获得(AS—AP．2010M，USA)，比表面积通过Brunauer-em-met—teller(BET)方法计算，孔径分布通过Bar-rett-joyner—halenda(BJH)方法计算。零点电位(pH

7、pzc)通过质量滴定法测定陋懈。GAC和MWC—NT的比表面积、孔径大小和零点电位等性质见表l。表l颗粒活性炭和多壁碳纳米管的性质T曲．1Characteristicsofgranularactivatedcarbonandmulti-walledcarbonnanotube1．2试验方法吸附试验：在若干个250mL带磨口塞的棕色瓶中加入一定量的吸附剂，然后加入不同浓度的SPY溶液，离子强度用NaNO，调节，盖好瓶塞后，固定于摇床中振荡(温度25℃、转速200r·min4)，24h后，水样经过0．22斗m的针式滤头过滤后测定S