改性农作物秸秆吸附和厌氧还原联用去除高氯酸盐的效能、行为和机制研究

以麦草、棉花等农业秸秆为主要原料，针对其纤维结构特性，通过化学改性研制出环境友好的阳离子型改性农业秸秆吸附剂；研究确定最佳合成工艺路线和参数；对改性农作物秸秆吸附剂的结构特征进行表征，研究其改性机理。采用静态、动态及吸附-解吸实验，研究改性农作物秸秆吸附剂对水体中高氯酸根的吸附效果、吸附容量、再生能力及吸附稳定性，探讨改性农作物秸秆的物化特性与吸附高氯酸根效果之间的关系，明确其吸附机理。对吸附高氯酸根的改性农业秸秆吸附剂进行厌氧发酵处理，研究确定厌氧发酵的最佳工艺条件和参数；选定对高氯酸根有较强还原作用的微生物作为研究目标，分析微生物对高氯酸根的厌氧还原性能和效果，研究高氯酸根在微生物厌氧降解处理过程中的转化形式，探讨微生物对富集于改性秸秆表面的高氯酸根的还原机理。该研究对于新型高效廉价阳离子型吸附剂的研发及应用、水体中高氯酸根的吸附处理和高氯酸根无害化处理处置等具有重要的理论与现实意义。

以麦草、棉花等农业秸秆为主要原料，通过化学改性研制出环境友好的阳离子型改性农业秸秆吸附剂，并研究确定其最佳合成工艺路线和参数；通过对改性农作物秸秆吸附剂的结构特征进行表征，研究其改性机理。分析改性农作物秸秆吸附剂对水体中高氯酸根的吸附效果、吸附容量、再生能力及吸附稳定性，探讨改性农作物秸秆的物化特性与吸附高氯酸根效果之间的关系，明确其吸附机理。研究不同微生物对高氯酸根的还原性能和效果，分析研究高氯酸根在厌氧发酵处理过程中的转化形式，探讨微生物对富集于改性秸秆表面的高氯酸根的还原机理。结果发现，乙二胺交联法制备得到的阳离子型麦草秸秆吸附剂表面负载了更多季胺基官能团，其对高氯酸盐具有更强的吸附性能（163.5 mg/g）。吸附动力学的结果表明：阳离子型麦草秸秆吸附剂对高氯酸盐的吸附反应符合伪二级动力学方程。富集高氯酸根的微生物还原结果表明：还原体系的温度介于28-30°C，pH值介于6.8-7.2，还原时间4 d时，此时富集高氯酸根的吸附剂的微生物再生效率达到最大值，为80%左右。微生物再生虽然能够实现对富集高氯酸根的无害化，但是与化学再生相比，吸附剂的再生效率明显偏低。强化微生物再生对吸附剂的二次再生效率虽然低于化学再生的97.6%，但是远高于微生物再生的56.3%。