P(HB-HV)多孔吸附剂对邻苯二甲酸酯吸附性能的研究

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邻苯二甲酸酯(PAEs)是内分泌干扰物之一,具有致畸、致癌、致突变“三致”效应,对人类健康有较大的影响。随着工业技术不断的进步与发展,PAEs被用于各式的塑料制品中,己大量进入环境中,成为一个全球性的社会问题。基于疏水性有机物易在生物体脂肪内富集的现象,利用以微生物体内合成的聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯(P(HB-HV))为原料制备的多孔吸附剂对水中的PAEs进行吸附分离研究。本文选取典型的PAEs-邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)作为模型污染物,研究P(HB-HV)多孔吸附剂对水中PAEs的吸附性能。对吸附剂进行了N2吸附脱附等温线表征,以分析吸附剂的比表面积、孔容积及孔径分布。利用pH漂移法测定了吸附剂表面的电荷分布特征。通过静态吸附实验,考察了不同的实验条件(吸附时间、吸附剂量、初始溶液浓度、pH及温度)对P(HB-HV)多孔吸附剂吸附PAEs的影响,采用吸附动力学模型(准一级、准二级和颗粒内扩散模型)和吸附等温模型(Langmuir和Freundlich模型)分析了静态吸附实验数据以及计算了相关的热力学参数(?GO、?HO和?SO)。最后研究了DEP在P(HB-HV)多孔吸附剂固定床内的吸附机理,讨论了进料浓度、进料速度等因素对DEP吸附穿透曲线的影响。建立了基于Freundlich等温方程和恒定图式推导出的吸附穿透曲线模型,并用此数学模型对DEP吸附穿透曲线进行了预测。主要研究结论如下:(1)通过N2吸附脱附等温线表征测得P(HB-HV)多孔吸附剂的比表面积、孔容积及孔径分布,结果表明,P(HB-HV)多孔吸附剂以中孔为主,具有较高的比表面积和丰富的孔隙结构。通过pH漂移法测得吸附剂表面的零电荷点(pHpzc)为7.71。(2)通过静态吸附实验,考察了不同实验条件对P(HB-HV)多孔吸附剂吸附去除PAEs的影响,结果表明,P(HB-HV)多孔吸附剂吸附DMP和DEP的平衡时间约为240min;随着初始浓度(25mg/L-500mg/L)增加,DMP、DEP的吸附量在逐渐增大,但对应浓度下的去除率却在一直减小;P(HB-HV)多孔吸附剂对DMP和DEP的吸附量随着吸附时间和吸附剂剂量的增加而增大,但是随着吸附温度和pH的升高而减小。(3)吸附动力学研究表明准二级动力学模型能较好的描述P(HB-HV)多孔吸附剂吸附DMP和DEP的过程;吸附等温方程研究表明Freundlich吸附等温模型能更好地描述P(HB-HV)多孔吸附剂对DMP和DEP的吸附过程;颗粒内扩散模型分析表明,内扩散不是吸附速率控制的唯一步骤;热力学研究表明P(HB-HV)多孔吸附剂吸附DMP和DEP的过程是一个自发的放热反应过程,升温不利于吸附反应过程的进行。(4)在不同流量和不同进料浓度条件下测得的DEP在P(HB-HV)多孔吸附剂固定床内的吸附穿透曲线表明,DEP溶液进料流量、进料浓度越高,吸附透过时间就越早,吸附穿透曲线斜率也略有升高;基于Freundlich等温方程和恒定图式推导出的吸附穿透曲线模型和实验吸附穿透曲线能较好的吻合,说明该模型能够用来描述DEP在P(HB-HV)多孔吸附剂固定床内的吸附过程。
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