【摘 要】
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水中的有机污染物特别是多环芳烃(PAHs)具有“三致”作用:即致癌、致畸和致突变,因而对人类生活造成极大的威胁。脂质纳米载体具有生物相容性好、无毒、无污染的优点,主要用于药物与食品载体领域,但其在环境保护领域的应用较少。PAHs是芳香族类化合物,具有低水溶性和高脂溶性的特征,易于从水中分配到沉积物和有机质中,并且能够在脂肪组织中蓄积。基于此,提出一种模仿PAHs在生物体脂肪富集效应,采用脂质纳米载
【基金项目】
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广东省自然科学基金(NO.2017A030313046);
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水中的有机污染物特别是多环芳烃(PAHs)具有“三致”作用:即致癌、致畸和致突变,因而对人类生活造成极大的威胁。脂质纳米载体具有生物相容性好、无毒、无污染的优点,主要用于药物与食品载体领域,但其在环境保护领域的应用较少。PAHs是芳香族类化合物,具有低水溶性和高脂溶性的特征,易于从水中分配到沉积物和有机质中,并且能够在脂肪组织中蓄积。基于此,提出一种模仿PAHs在生物体脂肪富集效应,采用脂质纳米载体吸附去除水体中PAHs的思路,对发展环境友好型水体中PAHs污染治理技术具有积极意义。本论文利用乳化蒸发-低温固化法合成脂质纳米载体,仿照生物吸附过程,以菲、蒽、芘为PAHs目标化合物,对模拟水样与自然水体中痕量PAHs吸附去除。探究了不同的菲、蒽、芘模拟污水溶液初始浓度、脂质纳米载体加入量、吸附时间及搅拌速率对脂质纳米载体吸附性能的影响;用动力学方程、Langmuir方程和Freundlich方程分别对相关数据进行拟合,研究吸附过程、动力学过程;利用高效液相色谱仪(HPLC)、荧光光谱仪对吸附前后的PAHs溶液进行分析;考察了脂质纳米载体对菲、蒽、芘模拟混合污水溶液的吸附情况,并用脂质纳米载体对自然水体进行吸附处理,考察PAHs吸附效果;用SEM、TEM、XRD、FT-IR和粒度分析仪等仪器对脂质纳米载体及其原料、吸附PAHs的脂质纳米载体进行表征,探讨脂质纳米载体吸附PAHs的机理。实验结果表明,制备出的脂质纳米载体的微观形貌为球形,粒径呈正态均一分布。在本实验最佳条件下,脂质纳米载体对菲、蒽、芘溶液的吸附率分别为91.89%、97.60%、96.90%。脂质纳米载体对菲、蒽、芘的吸附机理较符合准一级和准二级动力学方程,在最佳动力学模型的拟合下得出菲、蒽、芘在上述条件下的平衡吸附量分别为0.1209 mg/g、0.1317 mg/g、0.1933 mg/g。脂质纳米载体吸附等温线较符合Langmuir与Freundlich方程,Langmuir方程的拟合效果最佳,且在其拟合下得出菲、蒽、芘的饱和吸附量分别为0.5967 mg/g、1.2040 mg/g、0.7964 mg/g。通过对比PAHs溶液吸附前后浓度变化,以及脂质纳米载体吸附PAHs前后微观形貌、化学键与官能团、物相、晶体构型变化,初步阐释了吸附机理:结晶过程中形成了具有缺陷的晶型结构,为PAHs吸附提供了容量空间,PAHs吸附在脂质纳米载体的基质内部,以无定形形态分布在脂质纳米载体晶格缺陷中,增加了吸附容量。混合模拟污水样与自然水体PAHs吸附结果表明:PAHs几乎完全被吸附,吸附后浓度已降至检出限之下。综合结果表明:脂质纳米载体对PAHs具有优良的吸附富集性能,具有自然水体中PAHs污染治理的潜质。
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