CMC稳定化铁锰氧化物纳米材料对水体和底泥中环丙沙星的去除性能研究

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随着制药业、畜牧业以及经济的迅猛发展,抗生素污染已日趋严峻,亟待解决。环丙沙星(CIP)因具有较强的抗菌活性,在国内外已被广泛应用于人类和畜禽。而滥用的CIP长期或大量地暴露在环境中,会给人类健康产生重大威胁。CIP可以引起人体过敏反应、口腔炎症、白细胞减少症,还可损害肝肾,甚至产生神经系统毒性,直接危及人类健康。鉴于CIP的环境危害,必需在含CIP废水进入环境之前将其去除。吸附法因其具有成本低、操作简捷、效率高等优势而成为最有效的去除方法之一。常见的吸附剂主要有氧化石墨烯、活性炭及其改性材料、金属氧化物等。但这些吸附剂存在吸附容量小、效率偏低还无法应用到土壤修复中等缺陷,因此开发出新型高效的能同时用于废水处理和土壤修复中吸附材料成为环境工程领域亟需解决的问题。稳定化后的铁锰氧化物将具有更加优异的特性,如较多表面活性功能团、较强的氧化活性以及良好的吸附性能和土壤传递性,这些特性对环境中CIP在水体和土壤中的迁移和转化具有重要影响。基于稳定化铁锰氧化物独特的物理化学性质,很多研究者将其作为一种去除环境中有机污染物或者痕量污染物高效材料去研究。本研究利用氧化共沉淀制备了无定形结构的羧甲基纤维素钠(CMC)稳定化铁锰氧化物纳米粒子(CMC-FMBO),并将其应用于原位去除模拟废水和底泥中的CIP。本研究对CMC-FMBO进行透射电镜分析(TEM)、傅里叶红外光谱分析FTIR以及Zeta电位等多种表征分析。结果显示,与未稳定化铁锰纳米粒子相比(FMBO),CMC-FMBO显示优异的污染物去除性能且稳定化处理更有利于材料在底泥中迁移和原位去除CIP。CMC-FMBO对CIP的去除过程符合准二级动力学模型,去除过程中膜扩散和颗粒内扩散也参与其中。pH对整个过程的影响很大,且在pH=6.0时,去除量达到最大值1172.25 mg/g。离子强度和背景电解质会影响整个CIP的去除过程。离子强度的和单价离子存在都会促进CIP去除;而多价离子会起抑制作用,且价态越高抑制作用越强。当用于去除底泥中CIP时,CMC-FMBO比FMBO具有更优良的抗泥沙的抑制作用和去除效率。本研究表明CMC-FMBO是一种具有较大潜力的有效去除污水和底泥中新兴污染物的吸附剂。
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