中国科学 B辑: 化学 2008 年 第 38 卷 第 6 期: 530 ~ 537 www.scichina.com chem.scichina.com 530 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 生物碳质吸附剂对水中有机污染物的吸附作用及机理 陈宝梁*, 周丹丹, 朱利中, 沈学优 浙江大学环境科学系, 杭州 310028 *联系人, Email: blchen@zju.edu.cn 收稿日期: 2007-09-06; 接受日期: 2007-10-25 国家自然科学基金(批准号: 20577041)和教育部“新世纪优秀人才支持计划”(批准号: NCET-05-0525)资助项目 摘要 以松针为生物质代表, 通过控制不同炭化温度(100~700℃), 制备了一系列生物碳质吸附剂, 表征了其结构和表面特征; 以 4-硝基甲苯为目标, 探讨吸附剂在水中对有机污染物的吸附性能、机理及与其结构特征之间的定量关系, 为制备经济高效吸附剂和预测其吸附性能与机制提供理论依据. 结果表明, 生物碳质吸附剂的芳香性随炭化温度的升高而急剧增加、极性指数((N+O)/C)则急剧降低, 逐渐从“软碳质”过渡到“硬碳质”, 同时其比表面积则迅速增大. 生物碳质吸附剂对水中 4-硝基甲苯具有强的吸附能力, 等温吸附曲线符合Freundlich 方程, N 指数和 lgKf 与其芳香性呈良好的线性关系. 定量描述了分配作用与表面吸附对生物碳质总的吸附作用的贡献. 表面吸附的贡献量随炭化温度升高而迅速增大, 表面饱和吸附量与吸附剂的比表面积呈良好的线性正关系; 硬碳质吸附剂的最大表面吸附量(Qmax,SA)与理论计算值(2.45 µmol/m2)相当, 而软碳质吸附剂的 Qmax,SA 值则高于理论值. 生物碳质的分配作用(Kom)取决于分配介质与有机污染物的“匹配性”和“有效性”, Kom 值随(N+O)/C降低呈现先升高后降低的趋势. 关键词 生物碳质吸附剂有机污染物 分配作用 表面吸附作用 废水处理 我国水体有机微污染(如 PAHs, PCBs, 芳香硝基化合物)日趋严重, 其中痕量的有机污染物常具高生物积累性、“三致”效应, 而且当前的水处理技术难以有效去除此类有机污染物, 对饮用水安全和人群健康构成严重威胁[1,2]. 寻找经济高效、适合于饮用水处理的新型吸附剂已成为了环境科学与工程领域关注的焦点之一[3], 其中涉及活性炭、有机黏土[4,5]、三油酸甘油酯-活性炭复合吸附剂[6]等, 但对环境友好的生物碳质吸附剂的研究几乎为空白. 有机污染物的吸附作用是非常典型的环境化学行为, 决定其在土壤和水环境中的迁移转化、归趋、生物生态效应及修复/缓解...
