本文選題：固體廢棄物 + 炭質材料�。� 參考：《浙江大學》2017年碩士論文

【摘要】：炭質材料(CMs)對疏水性有機污染物(HOCs)的吸附性能是毋庸置疑的,但其對HOCs降解的影響還在爭議之中。一方面,CMs能通過吸附作用降低HOCs的生物有效性,抑制HOCs的降解;另一方面,其又能作為微生物生長的載體并提供養(yǎng)分,從而提高微生物的量和活性,促進HOCs的降解。課題組前期的研究結果表明,針對某一特定壬基酚(Nonylphenol,NP)濃度,水稻秸稈炭存在合適的添加量使其在降低NP生物有效性的同時,促進微生物生長,加快NP降解,降低NP殘留,實現CMs-微生物對NP的耦合修復。而該規(guī)律是僅適用于水稻秸稈炭,還是廣泛適用于所有的CMs是未知的。為探討這一問題,本文以典型的內分泌干擾物NP作為目標污染物,研究了由種植業(yè)固體廢棄物制備的CMs (水稻秸稈炭(PRP (酸洗前)、PRC (酸洗后))、竹炭(PBP (酸洗前)、PBC (酸洗后)),工業(yè)固體廢棄物制備的CMs (污泥炭(ISP)、粉煤灰(IFP (酸洗前)、IFC (酸洗后))和養(yǎng)殖業(yè)固體廢棄物制備的CMs (雞糞炭(LCM))對NP的吸附性能以及不同添加量下對NP微生物降解的影響,并與市售的各類商品CMs (石墨炭(GC)、炭納米管(CNT)、活性炭(AC))進行比較。取得的研究成果如下:(1)十余種CMs對NP的吸附數據可以用Freundlich和Dual-Mode模型較好地擬合。不同的CMs對NP的吸附性能差異很大,其中由水稻秸稈、竹屑制備的CMs吸附性能遠遠超過了炭納米管,尤其是竹炭,酸洗前后的竹炭的Freundlich模型擬合參數Kf值分別為61717.7, 78773.2 (mg/Kg)/(mg/L)n),接近活性炭的吸附性能;而粉煤灰、雞糞、污泥制備的CMs吸附性能較差,尤其是粉煤灰,酸洗前后粉煤灰的Kf值分別為0, 950.858 (mg/Kg)/(mg/L)n;可見,由種植業(yè)固體廢棄物制備的CMs吸附性能最好,其次是養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)。(2)兩類吸附模型的擬合參數Kf,Kom和QmaxQd分別與CMs理化性質的相關性分析說明Kf,Kom和Qmax.d與CMs的C%、比表面積、孔容(尤其是介孔)、羧基含量呈顯著正相關,與灰分含量呈顯著負相關。Dual-mode模型擬合結果還說明非線性吸附與孔容相關性更好,而線性分配與比表面積相關性更好。例如,PBC、CNT的孔容大,當Ce=1.5mg/L,非線性吸附所占比例分別為79.67%、55.85%,線性分配所占比例為20.33%、44.15%。(3) NP能夠較快地被微生物降解,不添加CMs時NP在10 d內的降解率達50%,符合一階降解動力學(R20.930)。由種植業(yè)固體廢棄物(水稻秸稈、竹屑)制備的CMs對NP降解的促進效果最明顯,竹炭效果尤其好,當PBC添加量為5 mg和20 mg時,NP降解率分別提高了 19.31%和37.09%;其次是由養(yǎng)殖業(yè)固體廢棄物(雞糞)制備的CMs,而由工業(yè)固體廢棄物制備的CMs對NP的降解有抑制作用,其中污泥炭尤其差,當添加量為50mg時,降解率降低了 85.09%。(4)十余種CMs相比,各類CMs的添加對NP降解的影響不同。第一類,PRP、PRC、LCM、GC和CNT添加過程中存在最適添加量,在此添加量下能夠通過吸附作用使NP液相濃度降低到合適范圍內,減少對微生物毒害作用,促進NP降解;因此,將這些CMs用作有機污染修復劑時必須嚴格控制添加量。第二類,IFP、IFC、ISP和AC隨著添加量的增加對NP降解的抑制作用增大,主要原因是由于工業(yè)固廢制備的CMs毒性強并且營養(yǎng)物質匱乏而AC主要是由于其超強的吸附性能降低了 NP的生物有效性;故其不適合用作有機污染的修復劑;第三類,PBP、PBC隨著添加量的增加對NP降解的促進作用增大,主要原因是由于其毒性弱并且營養(yǎng)物質含量豐富,因此,竹炭是一種很好的有機污染修復劑。綜上所述,不同類型的CMs對NP的吸附性能以及對NP降解的影響差異很大,并不是每種CMs都會出現之前研究中發(fā)現的“適量的炭添加能夠促進降解”的現象。其中,竹炭不僅對NP有很好的吸附作用而且能夠明顯地促進NP的降解,是一種環(huán)境友好型材料,而由工業(yè)固體廢棄物制備的CMs則表現出明顯的抑制作用,不適合用于有機污染修復。本研究不僅為應用CMs進行HOCs污染的吸附-降解耦合修復提供了理論依據,更為各類固體廢棄物的資源化提供了思路。
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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O647.3;X70

【參考文獻】

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本文編號：2081026