改性膨润土对水体中不同分子形态及不同种类抗生素的协同去除机理研究

In recent years, the pollution of residual antibiotics has been increasingly raising conserns. Absorption technology is widely used in water treatment because it can remove contaminants without toxic by-products. Most of studies have focused on the removal of a certain antibiotics. Thus far, the mechanism of combined removal of different kinds and different molecular forms of antibiotics has not been evaluated systematically. Considering the antibiotics pollution in the actual water environment, how to remove different kinds and different molecular forms of antibiotics simultaneously, is a key problem in the application of adsorption technology. It has been proposed that the bentonites modified with different modifying agents can show distinctive adsorption characteristics. In the present study by the batch sorption experiments, we systematically research the sorption mechanisms of different kinds of antibiotics with different molecular forms on the modified bentonites obtained under different modifying conditions, and the competitive adsorption mechanisms of antibiotics by modified bentonites are discussed. The objective of this study is to understand the relationship between sorption and the modifying processes, and to explore the mechanisms of combined removal of different kinds and molecular forms of antibiotics from water by modified bentonites. This study can provide some meaningful information for the application of bentonites in the reomval of antibiotics in water.

近几年环境中残留抗生素的污染问题日益突出。吸附技术不但可以脱除水中的污染物，而且不会产生有毒副产物，在水处理中应用比较广泛。但已有研究主要是针对某种特定抗生素污染物的去除，而对于不同种类以及不同分子形态抗生素的协同去除机制缺少系统研究。考虑到水环境中抗生素污染的实际情况，如何实现不同分子形态以及不同种类抗生素的协同去除，是吸附技术应用研究的关键问题。研究表明：改性剂的性质和种类不同，得到的改性膨润土对污染物具有强烈的吸附选择性。本研究采用批量吸附实验的方法，通过研究不同改性条件下的改性膨润土对不同形态抗生素的吸附机理、多种抗生素在吸附剂上的竞争吸附行为，阐释膨润土的改性手段与不同种类及形态抗生素吸附行为的内在联系，探索改性膨润土对不同分子形态以及不同种类抗生素的协同去除机理，为膨润土在抗生素去除领域的实际应用提供理论依据和技术支持。

近几年环境中残留抗生素的污染问题日益突出。吸附技术不但可以脱除水中的污染物，而且不会 产生有毒副产物，在水处理中应用比较广泛。本项目通过研究四环素、喹烯酮、萘在两种膨润土原土及其改性膨润土上的吸附行为，通过对比不同结构抗生素在同种吸附剂上的吸附行为以及同种抗生素在不同吸附剂上的吸附行为，探讨和揭示了抗生素在膨润土上的吸附机理。研究结果表明抗生素的吸附机理存在多种作用形式，包括阳离子交换作用、络合作用、分配作用、表面吸附作用等，具体以哪种为主与膨润土的结构及抗生素的分子形态密切相关。研究表明四环素主要是以阳离子交换作用吸附在内蒙膨润土上，伴有分配作用；四环素在沈阳膨润土上的吸附主要是离子络合作用，而阳离子交换作用非常少。正是由于四环素在两种膨润土上的吸附机理截然不同进而导致了其吸附容量随 pH 值的不同变化趋势。而非离子化合物喹烯酮则主要是通过分配作用以及一定程度的表面吸附作用被内蒙膨润土吸附；萘主要是以表面吸附作用吸附在沈阳膨润土上。在萘共存的条件下四环素在两种膨润土上的吸附容量基本没有变化，表明表面吸附作用在四环素的吸附过程中贡献甚微；而钙离子共存条件下四环素的吸附容量下降明显，进一步证实了四环素在内蒙膨润土和沈阳膨润土上的吸附机理分别以阳离子交换作用和络合作用为主。另外，研究表明并不是所有的膨润土改性之后都能够增强其对抗生素的吸附容量。研究中发现喹烯酮在 HDTMA 改性内蒙膨润土上的吸附能力与原土没有明显区别，而四环素在 HDTMA 改性内蒙膨润土的吸附容量不但没有增加反而降低了很多。主要是由于在膨润土改性过程中尽管HDTMA 进入到了膨润土层间，但是内蒙膨润土的层间距较小，喹烯酮和四环素分子体积又相对较大，吸附时在膨润土层间的 HDTMA并没有对吸附质起到相应的分配作用。本研究结果为膨润土在抗生素去除领域的实际应用提供理论依据和技术支持。