论文总字数：26313字

摘 要

本次研究主要探讨了普通颗粒活性炭（煤质炭、木质炭、椰壳炭）对四环素和铜的去除效果，从动力学、吸附等温线和pH值影响入手，对单一体系的四环素、铜，和复合体系的四环素、铜分别进行研究。研究表明普通活性炭对四环素的吸附效果很好，能达到60%（煤质炭）；而对铜的去除效果很差，不足5%，判定为无效。四环素的吸附中，活性炭的动力学研究均符合伪二级动力学方程；煤质炭的吸附符合Langmuir方程；木质炭的吸附符合Freundlich方程；椰壳炭的吸附在单一体系下符合Freundlich方程，在复合体系下符合Langmuir方程。pH值的影响得出假设，单一体系四环素吸附的主要驱动力为氢键，复合体系四环素吸附的主要驱动力与活性炭表面官能团或活性炭孔径有关。

关键词：活性炭 吸附 四环素 铜

Research of Simultaneous Removal of Tetracycline and Cu(Ⅱ) from Water by Activated Carbon

H.M. Lu

Abstract:

This research mainly discusses the removal of tetracycline and Cu(Ⅱ) by ordinary granular activated carbon (coal, charcoal, coconut activated carbon). Through syudies like kinetics, adsorption isotherm and pH value effect, the adsorption of tetracycline and Cu(Ⅱ) on a single system and composite system was studied. Data showed that the adsorption of tetracycline on the common activated carbon is very good, and the removal rate can reach 60% (coal activated carbon); and the removal rate of Cu(Ⅱ) is low, less than 5%. The process of the adsorption of Tetracycline on the surface of activated carbon, accorded with the pseudo second order kinetics equation. The adsorption of coal activated carbon conforms to Langmuir equation. The adsorption of charcoal activated carbon conforms to Freundlich equation. The adsorption of coconut activated carbon in single system conforms to Freundlich equation. The adsorption of coconut activated carbon in composite system conforms to Langmuir equation. By the experiment of the effect of pH value, we can get the assumption that the main driving force for the adsorption of tetracycline in single system is hydrogen bond, and the main driving force in the composite system is related to the active carbon surface functional groups or the activated carbon pore size.

Keywords: activated carbon; adsorption; tetracycline; Cu(Ⅱ)

目录

摘要： 2

Abstract: 3

第一章 绪论 6

1.1研究背景和意义 6

1.2四环素和铜的污染现状 6

1.2.1四环素和铜的来源 6

1.2.2四环素和铜的危害 7

1.3 四环素与铜复合污染物研究现状 8

1.3.1四环素的处理技术 8

1.3.2铜的处理技术 8

1.4吸附技术及吸附材料 9

1.4.1吸附技术 9

1.4.2吸附材料 9

1.5活性炭种类 10

1.6课题研究内容 11

1.6.1内容 11

1.6.2技术路线图 12

第二章 实验材料与方法 13

2.1活性炭材料 13

2.2活性炭表征 13

2.2.1表面官能团的测定 13

2.2.2比表面积与孔体积测定 13

2.2.3等电点测定 14

2.3四环素的吸附 14

2.3.1标准曲线的绘制 14

2.3.2四环素吸附动力学 15

2.3.3四环素吸附等温线 15

2.3.4pH值对四环素吸附的影响 16

2.4铜的吸附 16

2.4.1铜吸附动力学 16

2.4.2铜吸附等温线 16

2.5四环素和铜复合污染物的吸附 17

2.5.1复合污染吸附动力学 17

2.5.2复合污染吸附等温线 17

2.4.3 pH值对复合污染吸附的影响 17

2.6实验试剂 18

2.7实验仪器 18

第三章 实验数据与分析 19

3.1等电点分析 19

3.2表面官能团分析 20

3.3比表面积与孔径分布 21

3.3.1比表面积 21

3.4四环素吸附分析 23

3.4.1四环素吸附平衡时间 23

3.4.2四环素吸附初始浓度 27

3.4.3四环素吸附pH环境 30

3.5铜吸附分析 34

第四章 实验结果与讨论 35

4.1实验结果 35

4.2讨论 35

致谢 37

参考文献 38

绪论

1.1研究背景和意义

我们常说不能走发达国家先发展后治理的老路，要把经济发展和环境可持续同时做到，可是，在国际竞争日益激烈的今天，一个大国要做到缓慢发展也是相当困难的。在经济高速发展的几十年里，我们的环境也在一点点的恶化。从笼罩全国的雾霾，到无锡太湖蓝藻的爆发，再到企业违规将污水直排沙漠，造成永久性污染，我们的空气，水源和土壤都遭受着前所未有的污染，而生活在地球上的我们，都不可避免的遭受环境污染带来的伤害。

我们国家的水资源分别为东多西少，总量大，但人均少，本来就存在水源不足的问题，再加上水污染使得大量的水资源无法利用，缺水问题就日益严重了。由于环境的污染，在水资源丰富的南方，越来越多的人也开始关心水污染的问题。在GDP高速增长，我们的生活日益富裕的今天，我们渐渐发现曾经清澈的河流都遭受到了不同程度的污染。各种各样的污染物质被排入水中，使得水体的自净能力日益下降，也使得水体生物群落发生了改变，水质变差的同时，水体的使用性能下降，对经济也造成了一定的副作用。特别是突发性的水污染问题，在短时间内难以解决，给人们的生活，政府的运作和企业的发展带来了很大的不便，也造成了大量的经济损失。因此，水源的可持续发展十分必要，一方面我们要修复已经污染的水体，另一方面我们要积极处理水体污染源，避免水体的进一步污染。

1.2四环素和铜的污染现状

1.2.1四环素和铜的来源

四环素类抗生素是由链霉菌产生的广谱抗生素，因为治疗范围广，对呼吸道、胆道、尿路感染等均有有效治疗，且价格低廉，被广泛的用于临床治疗 [1]。近年来，四环素在畜牧业和水产养殖业也被广泛地应用，来预防和治疗动物的疾病和促进动物的生长[2]。数据显示，2008年，我国仅四环素类药物的出口量就达一万吨，是我国使用量最大的兽用抗生素，而四环素类药物在生物体内的吸收量极少，约有50%-80% 的四环素会通过粪便和尿液的形式从生物体内排泄到环境中[3,4,5]。有研究表面，中国的地表水中检测出了四环素类抗生素。魏瑞成等人[6]对江苏省35个养殖场进行调查，从排水口及周围水体中检测四环素类抗生素，土霉素、金霉素、四环素和强力霉素均有残留，水样中的检出率分别为60.4%、60. 4%、34.0% 和17.0%，污染浓度在0.07ug/L - 39.54ug/L之间。Jiang L等人[7,8]对上海市黄浦江和长江口的水质进行调查，均检测出了四环素类抗生素，其中黄浦江水样中四环素最高浓度竟达400ug/L，长江口水样四环素浓度在2-3ug/L左右。

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