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随着工业的快速发展,水体中的重金属和抗生素污染越来越严重。不仅对水生生物造成危害,而且还会影响人体健康,因而对水体中重金属和抗生素的去除进行研究具有重要意义。金属氧化物做为一类传统材料,被广泛应用于去除水体中的污染物,但其适用pH范围小且吸附容量有限。硫属化物是一类具有较高吸附容量的环境功能材料,但许多硫属化物在较高酸性水体中往往不稳定而限制其在环境中的应用。本文研究能在较高酸性条件下稳定存在的硫属化物,并研究其去除水体中重金属和抗生素的应用,以期推动其在环境中的真正应用。主要研究内容包括层状硫属化物K2xMnxSn3-xS6(x=0.5-0.95)(KMS-1)对水体中的Zn2+、Cu2+、环丙沙星(CIP)和诺氟沙星(NOR)的去除;有机无机杂化硫属化物[CH3NH3]2xMnxSn3-xS6·0.5H2O(x=0.5-1.1)(CMS)的合成及对水体中Cd2+/Pb2+的去除;层状硫属化物的造粒及水体中Cu2+的去除。研究结果表明: 1.KMS-1可以有效地去除水体中的Zn2+/Cu2+。Zn2+/Cu2+与K+发生离子交换后,KMS-1的层间距发生变化。K+与Zn2+发生离子交换后,KMS-1的层间距由0.851 nm变为1.123 nm。而K+与Cu2+发生离子交换后,KMS-1的层间距由0.851nm变为0.592 nm。在pH=3-6之间,pH对吸附量没有明显影响。碱金属和碱土金属对KMS-1去除Zn2+/Cu2+的影响很小。在10℃、25℃和40℃下,KMS-1对Zn2+的最大吸附量分别是:111.67 mg/g、142.91 mg/g和161.02 mg/g。在10℃、25℃和40℃下,KMS-1对Cu2+的最大吸附量分别是:164.7 mg/g、155.6 mg/g和152.7 mg/g。KMS-1对Zn2+/Cu2+的吸附量都优于氧化物吸附剂对Zn2+/Cu2+的吸附量。 2.KMS-1可以有效地去除水体中的CIP/NOR。CIP/NOR在不同pH值下的存在形态会影响KMS-1对其的吸附量。阳离子型CIP/NOR以各自双分子形式进行离子交换并具有两种插层方式,而中性的CIP/NOR可以吸附在KMS-1的表面。pH=4时,KMS-1对CIP/NOR具有最大吸附量。在10、25和40℃时,KMS-1对CIP的最大吸附量为214.1 mg/g、264.5 mg/g和295.0 mg/g。在25℃时,KMS-1对NOR的最大吸附量为255.7 mg/g。 3.通过简单的水热方法成功制备了有机无机杂化硫属化物[CH3NH3]2xMnxSn3-xS6·0.5H2O(x=0.5-1.1)(CMS)。CMS能快速有效地去除水体中的Cd2+/Pb2+。CH3NH3+可以与Cd2+/Pb2+发生离子交换。CMS适用于pH=2-6的酸性水体中。碱金属和碱土金属对Cd2+/Pb2+的去除影响很小。使用后的CMS可以作为一种永久的废弃物而不会泄露出重金属离子。 4.通过聚丙烯晴(PAN)先溶解再析出的过程将KMS-1粉末包裹起来呈PAN/KMS-1复合材料颗粒状。PAN/KMS-1颗粒尺寸在5-8 mm之间。颗粒一端光滑呈球形,另一端布满一圈圈纹路呈近似锥形体,同时颗粒内部呈网状。重金属离子可以通过纹路进入颗粒内与KMS-1作用。虽然PAN/KMS-1中的KMS-1的吸附量比原本的KMS-1的吸附量有所下降,但是增强了KMS-1的机械性能并易于分离,使其在水体污染去除中更具有实际应用价值。