近年来,随着药品和个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)的大量使用,它们通过各种途径进入地表水、地下水及土壤等,PPCPs对环境的危害已经引起了广泛关注。三氯生是一种常用的杀菌剂,磺胺甲恶唑是一种常用的抗菌药,由于传统的污水处理方法不能有效去除PPCPs,因此在水环境中不断有此类物质检出。碳基材料(如活性炭)由于具有易操作,简单高效的特性,常被用于各类污水的处理中。但目前大部分研究仅选取了一种或者两种碳基材料作为吸附剂研究其与PPCPs的吸附行为,不同种类的碳基材料与PPCPs的吸附行为仍处于空白状态。本研究选用了三氯生和磺胺甲恶唑两种典型PPCPs作为目标污染物,选取了七种碳基材料(活性炭、椰壳炭、普通CNTs、羟基化CNTs(CNTs-OH)、羧基化CNTs(CNTs-COOH)、稻壳炭和竹炭)作为吸附剂,系统的研究了七种碳基材料与三氯生/磺胺甲恶唑的吸附行为。其中碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)由于具有大的比表面积、丰富孔隙结构使它具有良好的吸附性,在水处理材料领域受到很好的关注。但由于CNTs在水中容易团聚的特性,目前的研究仅限于团聚态的CNTs和部分PPCPs的吸附作用。超声是工业中分散CNTs的常用方法,但若经超声处理的CNTs释放到环境中并在环境迁移中与环境污染物结合,则CNTs和污染物的环境风险会显著增大。因此揭示CNTs的分散状态对其吸附PPCPs的影响,阐明PPCPs与分散态CNTs的吸附效果和机理有重大意义。本课题通过静态实验,主要研究了以下三个方面的内容:(1)不同碳基吸附剂(活性炭、椰壳炭、普通CNTs、CNTs-OH、CNTs-COOH、稻壳炭和竹炭)与三氯生和磺胺甲恶唑的吸附行为。通过实验结果发现,七种碳基吸附剂对三氯生和磺胺甲恶唑的吸附量均按以下顺序递减:活性炭>椰壳炭>普通CNTs>CNTs-OH>CNTs-COOH>稻壳炭>竹炭。同时,七种碳基吸附剂对三氯生和磺胺甲恶唑的动力学吸附过程均符合二级动力学,且七种碳基吸附剂对三氯生和磺胺甲恶唑的吸附等温线均符合Dubinin-Ashtakhov吸附模型。(2)结合不同的水化学条件研究超声对CNTs与三氯生和磺胺甲恶唑吸附行为的影响。通过实验结果可以得出,超声显著提高了三种碳纳米管的分散性,经超声处理后的不同取代基的CNTs对三氯生/磺胺甲恶唑的吸附速率和吸附量均有提高,经超声处理后的三种不同取代基的CNTs对三氯生/磺胺甲恶唑的动力学吸附和等温线吸附依然符合二级动力学和Dubinin-Ashtakhov吸附模型。离子强度对超声处理前后的不同取代基的CNTs与三氯生/磺胺甲恶唑的吸附过程有一定的影响,随离子强度的增加三氯生和磺胺甲恶唑在三种CNTs上的吸附均为先升高后降低,分别在0.035 M和0.0075 M时达到最大值。pH显著影响了超声前后的不同取代基的CNTs对三氯生/磺胺甲恶唑的吸附过程。对于三氯生来说,随着pH的升高,三种不同取代基的CNTs对三氯生的吸附量均逐渐降低;而对于磺胺甲恶唑来说,随着pH的增大,磺胺甲恶唑在三种CNTs上的吸附量先升高后降低,在pH为5时,达到最大值。这是由于在不同pH条件下三氯生和磺胺甲恶唑的表面电荷的不同。(3)研究了不同浓度的腐殖酸(Humic acid,HA)和富里酸(Fulvic acid,FA)对三种不同取代基的CNTs与同一浓度的三氯生(8 mg/L)吸附行为的影响。研究结果表明:随着HA和FA浓度的增大,CNTs对三氯生的吸附量先降低后升高,在20 mg/L时达到最小值,这可能是竞争吸附与分散作用共同作用的结果。在上述结果的基础上,选取了三个特殊浓度(0,20,200mg/L)研究固定浓度的HA和FA对CNTs和三氯生吸附等温线的影响,结果发现,对于HA来说,20mg/L的HA对吸附抑制作用最强,而与未添加HA的相比,HA为200mg/L时,在三氯生的初始浓度较低时,200mg/L的HA抑制吸附,当三氯生的初始浓度较高时,200 mg/L的HA随CNTs的吸附有促进作用。对于FA来说,20 mg/L和200 mg/L的FA均对吸附过程起抑制作用。这可能与HA和FA的特性有关。研究结果有利于进一步完善不同种类的碳基材料与三氯生/磺胺甲恶唑的吸附行为,同时进一步解释不同分散状态的CNTs对三氯生的吸附机理,为应用不同的碳基材料作为高效污水处理吸附剂提供理论支持。