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草甘膦为一种使用广泛的除草剂,其生产过程产生的母液对环境污染较大。本文针对草甘膦的物化性质,较系统的研究了活性炭、活性炭纤维和大孔吸附树脂对草甘膦的吸附行为和吸附性质,并对效果较好的活性炭进行改性,研究了各种改性活性炭对于草甘膦的吸附行为和吸附性质。同时使用两种改性活性炭以及原活性炭研究了草甘膦的吸附动力学,考察了pH和盐含量对于草甘膦吸附的影响,为实际应用提供一些理论基础。本文主要结论如下:
活性炭对于草甘膦的吸附能力大于活性炭纤维和大孔吸附树脂,吸附热力学研究结果表明草甘膦在树脂上的吸附为焓推动的放热物理过程,主要推动力为范德华力、氢键作用等,而在活性炭和活性炭纤维上的吸附为焓和熵共同推动的吸热过程,主要推动力为化学作用、氢键作用等。
硝酸和高锰酸钾的氧化改性可以使活性炭的比表面积增加,高温氮气保护下的还原改性使活性炭的比表面积减小。氧化改性使活性炭表面的羧基等含氧基团增加,而还原改性使活性炭表面产生-NH等的还原性基团。还原改性的活性炭对于草甘膦的吸附能力有所提高,而氧化改性使活性炭的吸附能力减小。吸附热力学研究表明在改性活性炭上的吸附仍为吸附为焓和熵共同推动的吸热过程。
草甘膦在三种活性炭上的吸附为准二级动力学吸附过程,草甘膦在活性炭表面的吸附的活化能较大,所以温度对于吸附的影响很大。吸附需要较大的能量,可能发生的为化学吸附。
溶液pH值和盐含量对活性炭吸附行为的影响研究结果表明:在溶液pH值为2.3时草甘膦在溶液中主要以分子态形式存在,活性炭的吸附容量最大,吸附过程主导作用是分子间的化学键力和氢键力等,静电作用影响很小。溶液中离子态形式所占的比例越大,静电力的影响就越大,活性炭吸附量也就越小。在溶液pH值为2.3时,当溶液中无机盐含量浓度小于1.5g/L时,Cl-与草甘膦对活性炭表面吸附基团具有的很强的竞争作用使得活性炭吸附容量出现大幅度的下降,当Cl-浓度大于1.5g/L后,这种竞争拮抗效应不再增加,盐析效应将占主导地位,吸附容量随着盐含量的增加而线性增加。