生物炭改性材料对水体盐酸强力霉素的吸附机理研究

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1、学校代号10532学号S1503W0293分类号X703密级工程硕士学位论文生物炭改性材料对水体盐酸强力霉素的吸附机理研究学位申请人姓名刘素培养单位湖南大学导师姓名及职称徐卫华副教授宋立岩高级工程师学科专业环境工程研究方向生物炭的应用及水体污染处理论文提交日2018年5月20日学校代号：10532学号：S1503W0293密级：湖南大学工程硕士学位论文生物炭改性材料对水体盐酸强力霉素的吸附机理研究学位申请人姓名：刘素导师姓名及职称：徐卫华副教授宋立岩高级工程师培养单位：湖南大学专业名称：环境工程论文提交日期：2018年5月20日论文答辩日期：

2、2018年6月3日答辩委员会主席：翟云波教授ResearchonthemodifiedmaterialsofbiocharsandtheadsorptionmechanismofdoxycyclinehydrochlorideinwatewaterbyLIUSuB.E.(JishouUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalScienceandEngin

3、eeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorXUWeihuaMay，2018生物炭改性材料对水体盐酸强力霉素的吸附机理研究摘要抗生素以其价格低廉、广谱抗菌的特点而被广泛使用于医疗、水产养殖业、畜牧业中。因为机体代谢率较低，因而大部分的抗生素以原药或者代谢物形式由尿液及粪便排出体外，造成了抗生素在水体及土壤等环境中的残留，进而对环境、生态系统以及人类健康产生了极其严重的威胁。生物炭是使用广泛的吸附剂，但是对于吸附去除水体中的盐酸强力霉素等抗生素类的物质仍然面临着如何进一步提高吸附去除率

4、的问题。因此，本研究以盐酸强力霉素为目标污染物，以花生壳生物质为原料，将其焙烧成生物炭(BC)后，再以Cu(NO3)2·3H2O作为改性物质，制成有机复合吸附剂以去除水中的盐酸强力霉素，通过pH、吸附动力学、等温、热力学以及离子强度等一系列吸附实验来探讨盐酸强力霉素在复合吸附剂上的吸附特性，以为解决抗生素的环境污染类问题提供相应的理论参考和数据支持。利用Cu(NO3)2·3H2O改性获得的改性生物炭（Cu-BC）对水中盐酸强力霉素展现了很好的去除效率（约93.22%），是改性前的2倍多。采用场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射(XRD)、X射

5、线光电子能谱(XPS)、傅立叶转换红外光谱（FTIR）以及Zeta表面电位等分析了该衍生材料的物理及化学特性，结果表明Cu-BC复合材料对水中盐酸强力霉素的主要去除机制是静电吸引和络合作用。本研究用Cu-BC复合材料对水中盐酸强力霉素进行了一系列的吸附实验，以对Cu-BC复合材料吸附盐酸强力霉素的行为进行深入地探讨分析。Cu-BC复合材料对盐酸强力霉素的动力学模型与准二级动力学模型相符合，等温线与朗格缪尔等温模型符合。当pH为8.0时，Cu-BC复合材料对盐酸强力霉素的吸附率最大。热力学实验中，随着温度的升高，Cu-BC复合材料对水中的盐酸强

6、力霉素吸附量相应增加，说明了此反应过程是自发的且为吸热反应。本研究还探索了不同阳离子背景电解质（Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Mn2+）的存在对于吸附效果的影响，结果表明了Na+,K+轻微的促进吸附，而Ca2+,Mg2+,Mn2+抑制了吸附。综上所述，Cu-BC是一种高效、廉价、环境友好、具有优良的理化性质的吸附剂，对于含盐酸强力霉素实际废水的去除具有较大的应用前景。关键词：生物炭；盐酸强力霉素；修饰；吸附；水处理II工程硕士学位论文AbstractAntibioticsarewidelyusedinmedicaltreatment,aq

7、uaculture,andanimalhusbandryduetotheirlowpriceandbroad-spectrumantimicrobialproperties.However,mostofantibioticsareweaklyabsorbedbythebodyandreleasedintotheenvironmentviatheurineandfecesintheformofanoriginalormetabolite,whichcausetheresidueofantibioticsinenvironmentalmedias

8、uchaswaterandsoil,andthereforethreattoenvironment,ecosystemandhumanhealth.Biochari