吸附法去除水中抗生素研究进展

随着社会经济的快速发展,抗生素被越来越多地应用于生产生活中,抗生素污染已成为亟须解决的环境问题.吸附法是一种去除抗生素简单、高效、经济的方法.综述了环境领域应用较为广泛的抗生素吸附材料,主要包括碳材料、矿物材料、金属骨架材料及水凝胶、气凝胶、磁性纳米材料、分子印迹材料等新型材料等,并比较了这些吸附材料各自的优缺点.同时...     

铁有机骨架材料对偶氮型阴离子染料的吸附

金属有机骨架材料由于结构可调、可选择性吸附和可再生性等优点成为处理染料废水的新型材料。以常温下合成的铁有机骨架材料作为吸附剂,探索铁有机骨架材料对具有相似结构的阴离子染料吸附性能的影响。结果表明:在酸性条件下,铁有机骨架材料对染料的脱色率更高;并且材料对阴离子染料的吸附量随着染料初始浓度的增大而增大。Langmuir恒温吸附模型可以很好地描述吸附过程,计算得到的饱和吸附量随着染料分子截面积的增加而减小。对吸附机理进行探讨发现:Fe-BDC的电荷中心与阴离子染料之间的静电引力是吸附的主要作用力,染料分子中羟基、氨基等含有孤对电子的官能团与Fe-BDC中铁原子的相互作用也是吸附的重要作用力。     

MOFs材料在废水污染物吸附治理中的应用研究进展

介绍了国内外MOFs材料吸附去除废水中各种污染物的研究进展,主要针对重金属离子(Hg²⁺、U⁶⁺、Cr⁶⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Co²⁺、Sb⁵⁺、Sr²⁺)及类金属离子(As³⁺、As⁵⁺)、有机污染物(染料分子、芳香化合物)等的去除,分析了MOFs及改性MOFs材料对废水中污染物的吸附性能;展望了MOFs材料在废水污染物吸附治理中的应用前景,提出高稳定性及具有催化性质的MOFs材料是用于废水中污染物吸附治理的理想材料。     

铁有机骨架材料的快速合成及对阴离子染料的吸附性能

染料废水色度高,难以生化处理,吸附法是有色废水处理的重要方法.采用常温快速合成铁有机骨架材料,通过IR和XRD对合成的材料进行表征;并研究铁有机骨架材料对阴离子染料的吸附性能.结果表明常温快速反应能够合成铁有机骨架材料,材料比表面积和孔体积较高,等电点p H为3.7.铁有机骨架材料在酸性条件下更容易吸附水中的阴离子染料;随染料浓度的增加,材料对染料的吸附量逐渐增大,Langmuir恒温吸附模型可以很好描述该过程,计算的吸附参数表明吸附过程容易进行.材料对染料的吸附为准二级动力学,染料结构会显著影响铁骨架材料吸附过程,络合结构的偶氮染料能够快速达到吸附平衡.     

金属有机骨架材料MIL-101用于气态碘单质的吸附与释放

目的研究金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附与释放。方法采用水热合成法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附等温线等表征方法对合成的MIL-101样品进行表征。将制备的金属有机骨架材料MIL-101在75℃环境下对气态碘单质进行吸附,将吸附后的材料于无水乙醇溶液中进行碘单质的释放。结果随着吸附时间的推移,金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附量逐渐升高,并于8 h逐渐达到饱和吸附量2.61 g(I2)/g(MIL-101)。MIL-101在无水乙醇溶液中随着时间的延长,材料吸附的碘单质渐渐释放出来。结论 MIL-101对气态碘单质在较高温度下有着优异的吸附效果,并表现出良好的循环使用性能,适合用于核电站蒸汽中放射性气态碘的吸附。     

新型MIL-100(Fe)基MOFs材料的制备及其对Sr2+的吸附

采用水热法和溶剂热法制备了金属有机骨架材料——MIL-100(Fe)和MIL-100(Fe)-DMA.利用FTIR、XRD、SEM、XPS和N₂吸附/脱附对材料结构进行了表征.通过静态吸附实验,探究了初始Sr²⁺浓度、吸附时间、溶液pH值和不同共存阳离子对材料吸附性能的影响,研究了两种材料对Sr²⁺吸附过程的吸附动力学和吸附等温线模型.表征结果表明:两种材料基本骨架一致,吸附Sr²⁺对材料骨架影响均可忽略;虽然MIL-100(Fe)-DMA比表面积小于MIL-100(Fe),但由于晶粒尺寸小,堆积形成的介孔结构更有利于Sr²⁺的扩散.吸附实验结果表明:随着反应时间和初始Sr²⁺浓度的增加,两种材料对Sr²⁺的吸附量先迅速增大再逐渐达到平衡;随着pH值的增大,两种材料对Sr²⁺的吸附量增大,且碱性条件下吸附效果好;两种材料吸附过程均符合准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir吸附等温模型;采用三价铁盐作为铁源以及DMA作为有机溶剂可提高MIL-100(Fe)材料对Sr²⁺的吸附效果.     

金属有机框架材料吸附去除水中有机砷的研究进展

有机砷作为饲料添加剂在家禽养殖中被广泛使用,并伴随着家禽粪便大量进入环境中. 进入环境后有机砷容易被生物降解或(光)化学氧化转化为剧毒的无机砷,危害环境和人体健康. 因此,高效处理有机砷污染受到广泛关注. 金属有机框架(metal organic frameworks, MOFs)材料因其具有孔隙率和比表面积大、孔道尺寸可调、易功能化改性和材料性能可定制等特点,在水体污染物的去除中展现了良好的应用前景. 本文综述了目前MOFs材料作为吸附剂去除水环境中有机砷的最新研究进展,介绍了吸附有机砷MOFs材料的种类、制备方法和吸附性能,总结了MOFs材料吸附有机砷的关键影响因素,并归纳了不同类型MOFs材料吸附的再生方法和稳定性. 最后,指出了当前MOFs存在的技术缺陷及限制工程应用的关键因素,并提出相对应的建议及解决措施.      

不同配体合成的锆基MOFs吸附VOCs的试验研究

以对苯二甲酸作为基础配体,采用功能化官能团配体2-氨基对苯二甲酸、1,4-萘二甲酸以及长链配体联苯二甲酸,水热合成UIO-66、UIO-66-NH₂、UIO-66-NDC和UIO-67等含有不同配体的锆基MOFs吸附材料。利用XRD、FTIR、BET表征分析了这4种材料,分别考察了其对甲苯和乙酸乙酯的动态吸附容量。结果表明：具有4种不同配体的MOFs均合成成功;在相对湿度为80%时,UIO-66表现出最高的吸附容量,甲苯吸附量高达139.4 mg/g,乙酸乙酯吸附量为60.8 mg/g; UIO-66具有最佳吸附性能归因于其以微孔为主的孔径结构,BET结果显示其微孔分布在0.5～1 nm之间,有利于小分子VOCs的吸附,展示出良好的应用潜力。     

金属有机骨架MIL-68(Al)对水中典型荧光增白剂VBL的吸附去除

以金属有机骨架材料MIL-68(Al)为吸附剂,探究其对水中典型荧光增白剂VBL分子的吸附行为.采用粉末X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(SEM)及N_2吸附脱附对MIL-68(Al)的结构性质进行表征.探讨了p H值、离子强度、污染物初始浓度、反应温度及吸附时间对MIL-68(Al)吸附去除水中VBL的影响,并对吸附等温线、动力学、热力学及吸附机制进行了分析.实验结果表明,MIL-68(Al)对VBL的吸附能适应较宽的p H范围,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附容量达到400.02 mg·g~(-1);吸附速率在前20 min很快,并且能在180 min达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学模型;吸附过程是吸热反应,吸附自发进行并且主要由熵驱动;静电作用和氢键作用对吸附均有贡献,静电作用是吸附发生的主要机制.由以上结果可知,MIL-68(Al)是一种潜在的高效吸附剂,在去除水中的VBL分子方面极具潜力.     

木质素基吸附材料的制备及其吸附性能研究

以木质素磺酸盐为原料,利用反相悬浮聚合技术,成功制备木质素基吸附材料,并研究了交联剂用量、分散剂用量、聚合温度、聚合时间及体系酸度等对悬浮聚合反应及其阳离子染料亚甲基蓝吸附性能的影响。实验结果表明,所制备的吸附材料对亚甲基蓝有较快的吸附速度和较高的吸附量,当木质素吸附材料对亚甲基蓝的吸附量达到17.71mg/g后,吸附趋向饱和,温度保持在30℃左右有较高的吸附量。     

污泥活性炭理化性质表征及吸附抗生素效果研究

文章以北京方庄污水处理厂的浓缩和脱水污泥为原料,采用ZnCl2活化法分别制备污泥活性炭。对制得的污泥活性炭进行表征,并将其应用于加替沙星废水的处理。研究2种污泥活性炭吸附反应的吸附时间、吸附剂投加量、pH值、初始浓度4个因子对吸附量的影响,设计正交实验。正交实验结果表明:2种污泥活性炭受到4个因子影响程度相当,表现出明显的相似性,但短期吸附时,脱水污泥表现出更好的吸附性能。初始浓度对吸附量的影响最大,获得最大吸附量的条件组合为:初始浓度200 mg/L,投加量0.05 g,pH=9,t=2 h。浓缩和脱水污泥活性炭的最大吸附量分别可达34.541 mg/g和34.925 mg/g,表明2种污泥活性炭对加替沙星均有良好的吸附效果。污泥活性炭作为一种废水吸附剂,是废水处理的一种新途径。     

氧化镁基生物质炭高效去除水体中磷的特性

利用花生壳为前驱体,在高温限氧条件下,将氧化镁(MgO)负载于生物质炭(BC)表面制备出氧化镁基生物质炭(MgOBC)复合材料.系统研究了MgO-BC对水体中P的吸附特性,并探讨了溶液pH值、接触时间、竞争离子等因素对P的吸附效果的影响.结果表明,P的最佳吸附初始pH为7~9,过酸过碱的环境均不利于P的吸附;P的吸附过程可在540 min内达到平衡,且动力学曲线较好地符合伪一级和伪二级动力学模型,拟合系数可达97.3%和99.0%;当Cl~-、HCO_3~-、NO_3~-等共存离子的量浓度达到P的10倍时,MgO-BC对P仍具有较强的吸附能力;P的吸附过程较好地符合Langmuir等温模型,拟合系数达99%,理论最大吸附容量为138.07 mg·g~(-1),远高于其它未经改性或改性的生物质炭和几种典型P吸附剂的吸附容量.此外,吸附P后的复合材料可作为肥料施入土壤,可有效实现P的再利用.综上所述,该MgO-BC复合材料在净化实际P污染水体中有着广阔的应用前景.     

磺胺类抗生素在辽西河流沉积物中吸附行为研究

为了研究磺胺抗生素在辽西流域沉积物中的吸附行为特性。实验采用OECD Guideline批量平衡法,研究了磺胺甲恶唑在辽西流域沉积物中吸附动力学特性和热力学特性。动力学研究结果表明磺胺甲恶唑在沉积物中吸附动力学过程以容积扩散为主,并且是一个先快速后缓慢的非均相扩散过程。热力学研究表明磺胺甲恶唑在沉积物中的吸附,是一个自发进行的吸热过程,升高温度能够增加磺胺甲恶唑在沉积物中的吸附能力(Kd)。因此,磺胺甲恶唑容易在辽西河流沉积物中吸附残留,应当重视其在水-底泥环境体系中潜在的环境风险。     

粪肥施用对抗生素在土壤上吸附的影响

磺胺类抗生素和氟苯尼考(FFC)是浙江省普遍使用的抗生素，在土壤上吸附弱而易于迁移，存在较高的环境风险.近年来，粪源抗生素对农田土壤潜在风险的研究多是在实验室条件下添加粪肥的方式进行，无法评估自然施肥状态下抗生素的污染风险.因此以浙江省长期施用不同肥料(鸡粪、猪粪和化肥)的5种旱地农田土壤[临安(LA)、嘉善(JS)、龙游(LY)、开化(KH)和金华(JH)]为对象，选用4种常用的抗生素[磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲基嘧啶(SMT)、磺胺甲基异噁唑(SMZ)和FFC],进行批量平衡实验，探究土壤不同类型和粪肥类型对抗生素在土壤中吸附的影响.结果表明，4种抗生素在实验土壤中的吸附都较弱，吸附次序为：SMT(1.44～13.23 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·kg^-1)>SMZ(0.73～6.05 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·kg^-1)>SD(0.16～5.57 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·...     

聚乙烯及聚丙烯对抗生素的吸附行为研究

该研究选取微塑料聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)以及抗生素磺胺嘧啶(SDZ)和环丙沙星(CIP)为研究对象,探讨了在海水和纯水中的抗生素在微塑料上的吸附行为。研究结果表明:在不同背景溶液下微塑料对抗生素的吸附能力从大到小依次为:PP-纯水PE-纯水PP-海水PE-海水;抗生素吸附能力从大到小依次为:CIP-纯水SDZ-纯水SDZ-海水CIP-海水。除在海水体系中,PE对SDZ的吸附过程使用准一级动力学模型拟合效果较好外,其他吸附均符合准二级动力学模型,起始阶段吸附较快,随后吸附变慢,最终达到动态平衡。Freundlich模型对等温吸附过程拟合效果较好,表明吸附为非均匀的多层吸附,存在多个吸附位点。使用傅里叶红外光谱仪分析发现在吸附过程中没有产生新的基团,即没有化学吸附。不同微塑料对SDZ和CIP的吸附存在差异,且不同的水环境因素影响较为明显,微塑料在海水中的吸附能力低于纯水。这些结果可为了解微塑料作为载体协同迁移抗生素提供理论依据。     

水体中二甲胺的吸附与氧化降解

模拟二甲胺的水体污染,采用静态实验装置,从吸附的热力学和动力学方向,讨论活性炭对水体中二甲胺的降解情况;同时讨论了Fenton氧化-活性炭联合法降解二甲胺的效果。结果表明,活性炭吸附二甲胺是一个放热自发的过程,在常温下吸附符合Langmuir的吸附等温模型,吸附速率较慢,在90 min左右才能够达到吸附平衡,同时,溶液的pH值越大,活性炭对二甲胺的吸附作用越明显;而Fenton氧化-活性炭联合法对高浓度的二甲胺溶液降解效果明显,当按H2O2 2.4 mL/L,FeSO.47H2O 12 mg/L,活性炭0.2 g/L的比例投加药剂时,二甲胺的去除率在99%以上,溶液COD的去除率达到81.6%。     

LC-MS/MS用于地表水中抗生素快速筛查

建立了固相萃取-反相高效液相色谱-质谱法对水体中磺胺类、四环素类、头孢类、氯霉素等20种抗生素筛查方法。采用水(含0.1%甲酸,0.5 mmol/L甲酸铵):甲醇(含0.1%甲酸,0.5 mmol/L甲酸铵)作流动相,分别使用电喷雾正离子源和负离子源进行离子化,动态多反应监测方式(DMRM)对20种抗生素的母离子及子离子进行监测。采用外标法定量时,抗生素方法的检出限为0.5~2.5 ng/L,R0.99,回收率介于79.2%~125.5%。     

水体中抗生素的检测及去除方法研究综述

抗生素是目前世界上应用最广泛的药物之一。大量抗生素的使用,不可避免地给自然环境造成巨大的压力。由于污水截流不彻底等原因,工业、养殖及医疗活动等进入环境中的抗生素通过各种途径进入饮用水体,对水质安全及人类健康构成威胁。针对抗生素对水环境造成的污染,讨论目前国内外水环境中抗生素检测技术和去除手段的研究情况,主要对水中抗生素的富集方法、仪器检测及臭氧氧化去除技术进行分析,最后对抗生素污染的研究方向进行了展望。     

SPE-UPLC-MS/MS测定水中不同类别的9种抗生素

建立了固相萃取-超高效液相色谱/电喷雾离子源/三重四极杆串联质谱(SPE-UPLC-MS/MS)同时测定水中不同类别的9种抗生素的方法。水样经HLB固相萃取柱富集净化,6 m L酸化甲醇(φ(甲酸)=0.5%,先加入3 m L洗脱液,过柱完全后,再空抽至抽干,再加3 m L洗脱液)洗脱、浓缩,用V(甲醇)︰V(甲酸)=8︰2的水溶液1 m L定容后,采用BEH C18柱,以φ(甲酸)=0.01%的甲酸溶液-甲醇作为流动相进行梯度洗脱,采用串联质谱作为检测器进行检测。方法快速、灵敏,适用于水体中抗生素残留的测定。