论文部分内容阅读
随着环境污染的不断加剧,越来越多的污染物质进入水体,对生物及人体健康产生巨大危害。作为工业生产及水处理过程中产生的一类有机物质,亚硝胺(N-Ntrosamines,NAs)因其具有较强的致癌风险而引起广泛关注。针对此类物质的去除,本研究提出了生物活性炭_零价铁体系去除水体中亚硝胺物质的方法。首先用亚硝胺降解菌(连香树红球菌A41 AS1)驯化颗粒活性炭(Granular activated carbon,GAC)成为生物活性炭(Biological activated carbon,BAC),并进行表征;然后研究了BAC_Fe~0体系对亚硝胺物质的去除,重点考察了不同体系、亚硝胺物质浓度、铁炭比、pH、溶解氧、腐殖酸等因素对去除效果的影响;分别用伪一级动力学方程和伪二级动力学方程对去除过程进行了拟合;为进一步研究去除机理,探究了生物活性炭_零价铁体系去除亚硝胺的反应途径。结果如下:(1)扫描电镜(SEM)结果表明,BAC表面具有丰富的孔结构,孔道分布紧密有序;降解菌在活性炭表面及其孔道内均有分布,能够很好地利用BAC作为生长载体对目标物质进行去除。(2)当铁碳比为1:2时,去除效率最高。动力学分析表明伪二级动力学方程能够较好地拟合亚硝胺物质的去除过程。(3)GAC、BAC、BAC_Fe~0对亚硝胺的去除表明,BAC_Fe~0对六种亚硝胺去除效率最高。三者对六种亚硝胺物质的去除过程均符合伪二级动力学方程。(4)随着初始浓度的升高,亚硝胺去除量增加,但去除率变化不同。NDMA、NMor、NMEA去除率有所降低,而NDEA、NDPA、NDBA去除率略有升高。动力学分析表明,直链结构亚硝胺NDMA、NMEA、NDEA、NDPA和NDBA的去除过程符合伪二级动力学;环状亚硝胺NMor的去除过程符合伪一级动力学。(5)pH对亚硝胺的去除影响显著。中性条件下,反应速率较慢,去除率较低;酸性条件下,反应迅速,30 min后去除率已达90%。(6)随着溶解氧浓度升高,亚硝胺物质的去除率降低了10%~20%。动力学分析表明,对于NDMA、NMor、NMEA、NDEA,伪一级动力学方程能较好地拟合其去除过程;而对于NDPA和NDBA,其去除过程则更符合伪二级动力学方程。(7)腐殖酸存在下,亚硝胺的去除被抑制,去除率降低。动力学分析表明,伪二级动力学方程能够更好地拟合NDMA、NMEA、NDEA、NDPA和NDBA这五种直链结构亚硝胺的去除过程。对于环状结构的NMor,其去除过程反而更符合伪一级动力学方程。(8)降解机理表明,亚硝胺同时被活性炭吸附、Fe~0还原及生物降解,低浓度下吸附为主,高浓度下吸附饱和后Fe~0还原及生物降解起主导作用,降解产物分别为二级胺、硝酸盐、亚硝酸盐和酸类物质。