【摘 要】
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近年来,人类日常生活和工农业生产过程中产生的废水愈来愈多。因此,我国已经建成数千个污水处理厂,污水处理过程中产生的剩余污泥也大量增加。污泥基生物炭作为一种高效且安全的处理剩余污泥的方式,引起了广泛关注。此外,抗生素的滥用以及向环境的释放,威胁着生态环境和人类健康安全。因此,本研究使用剩余污泥为原料制备污泥基生物炭,用于吸附去除水环境中的抗生素。本论文以生污泥、厌氧消化后和好氧堆肥后三种污泥为原料,
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近年来,人类日常生活和工农业生产过程中产生的废水愈来愈多。因此,我国已经建成数千个污水处理厂,污水处理过程中产生的剩余污泥也大量增加。污泥基生物炭作为一种高效且安全的处理剩余污泥的方式,引起了广泛关注。此外,抗生素的滥用以及向环境的释放,威胁着生态环境和人类健康安全。因此,本研究使用剩余污泥为原料制备污泥基生物炭,用于吸附去除水环境中的抗生素。本论文以生污泥、厌氧消化后和好氧堆肥后三种污泥为原料,通过热解方法制备污泥基生物炭,研究不同污泥基生物炭的表面特征、氯化锌和硫酸改性效果、以及磺胺甲恶唑和金霉素抗生素在污泥基生物炭上的吸附行为和机理。三种污泥基生物炭表面性质的区别主要体现在表面含氧官能团数量上,生污泥基生物炭最多,厌氧消化污泥基生物炭则明显少于另外两种。氯化锌改性和硫酸改性,均能大幅提高污泥基生物炭的比表面积。此外,氯化锌改性则使污泥基生物炭表面的C-O基团转化为C=O基团,硫酸的氧化作用增加了污泥基生物炭表面的含氧官能团数量。改性前后污泥基生物炭的表面均带负电荷,且表面电荷数量随溶液p H升高而增多。以生污泥为原料制得的污泥基生物炭对磺胺甲恶唑和金霉素的吸附能力最强,且对金霉素吸附能力强于磺胺甲恶唑,生污泥基生物炭对金霉素的最大吸附量为172.4 mg/g。氯化锌改性后和硫酸改性后,污泥基生物炭对磺胺甲恶唑的吸附能力均有所提高,且氯化锌改性后吸附效果更好,对磺胺甲恶唑的最大吸附量为49.3 mg/g。本研究中所有污泥基生物炭对磺胺甲恶唑和金霉素的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir单分子层吸附模型。实验证明污泥基生物炭是一种有效的抗生素吸附剂。污泥基生物炭对抗生素的吸附过程以化学吸附为主,吸附机理包括孔填充、氢键、π-π相互作用和静电相互作用等。
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