摘要
水体中日趋严重的抗生素污染给人体健康以及生态环境带来严重的风险和危害。生物炭是一种高效且环保的水处理材料。本文以市政污水厂剩余污泥与纳米零价铁共热解制备了纳米零价铁污泥基生物炭(nZVI-BC)，以水中典型的抗生素污染物磺胺甲噁唑(SMX)为研究对象，采用传统Fenton法、nZVI-BC吸附去除以及nZVI-BC类Fenton法去除水中的SMX，并探究其去除机理。取得如下成果： (1)通过研究Fenton反应的初始pH、H2O2投加量、Fe2+投加量、温度等因素的影响，确定了最佳反应条件为25℃、初始pH=3，H2O2投加量为10mmol/L，Fe2+投加量为1.0mmol/L，CODCr去除率为71.77%。与经典动力学相比，准动力学模型能很好拟合SMX的去除过程，其中准二级动力学模型的相关系数为0.9999。此外，根据GC-MS分析结果，推测了SMX可能的降解途径。 (2)nZVI-BC对SMX的吸附实验结果表明，pH、nZVI-BC投加量、溶液初始浓度、反应时间、和温度因素都对吸附效果都有显著影响，pH=1时本实验的吸附材料nZVI-BC对SMX的吸附效果最好。nZVI-BC对SMX的吸附过程遵循Langmuir模型和准二级动力学模型，并且以化学吸附为主。对其热力学过程研究发现，nZVI-BC对SMX的吸附过程是自发的、容易进行的吸热反应。对吸附前后nZVI-BC的表征分析发现，nZVI-BC吸附SMX的过程中其晶形结构没有发生变化，结构较稳定，且表面具有较丰富的官能团参与了对SMX的吸附降解过程。此外，根据GC-MS分析结果，推测了SMX可能的吸附降解途径。 (3)nZVI-BC驱动类Fenton氧化降解SMX废水的实验中，CODCr浓度为130mg/L时，最佳反应条件为初始pH=3，H2O2投加量为20mmol/L，nZVI-BC投加量为1.2g/L，CODCr去除率为83.43%。对比传统Fenton法去除率提升11.66%。nZVI-BC催化类Fenton过程更符合准二级动力学方程。对表观动力学方程的建立分析得到的nZVI-BC类Fenton反应系统的表观动力学方程如下：V=0.792×P0.964×C0.904。对反应前后nZVI-BC的表征分析发现，nZVI-BC催化类Fenton的过程中其晶形结构没有发生变化，结构较稳定，且表面具有较丰富的官能团。此外，根据GC-MS分析结果，推测了SMX可能的降解途径。
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