载锰沸石对畜禽养殖废水中抗生素重金属复合污染的同步去除效应及机理研究

畜禽养殖业废水对环境的严重污染已成为当前我国绿色农业发展面临的一个极为重要的环境问题。该废水水质复杂，常规生化处理工艺难以去除其中的难降解抗生素和重金属离子。本项目拟优化载锰沸石的制备方法以获得高性能吸附材料，用于复合污染条件下同步去除典型四环素类抗生素和重金属离子。首先，研究载锰沸石单独吸附四环素和几种典型重金属的行为特征，并考察各因素的影响，通过中间产物的捕捉和表征对比材料吸附前后表面官能团的变化，推断载锰沸石吸附四环素或重金属的机理过程；然后，研究复合污染条件下载锰沸石对四环素及重金属的同步去除效应，考察它们的相互影响规律，并从活性位点竞争、孔阻塞和配位方式等角度探索四环素与重金属在载锰沸石表面的竞争、协同作用机制；最后，探索吸附剂的再生方法并评价再生过程对吸附剂效能的影响，为开发高效、优质的畜禽废水深度处理技术提供科学依据和技术支撑。

近年来，畜禽养殖废水污染已经成为当前阻碍我国绿色农业发展的一个重要的环境问题。该废水水质复杂，常规生化处理工艺难以同时去除其中的难降解抗生素和重金属。在众多的水处理工艺中，吸附法去除四环素和重金属复合污染具有良好的应用前景。因此，本论文采用浸渍-氧化法制备锰氧化物改性沸石吸附剂-载锰沸石，系统地研究了载锰沸石对四环素与铜、锌、镉单一污染及四环素-铜、四环素-锌、四环素-镉复合污染的吸附行为特征及相互影响规律，并考察了溶液pH对各污染物去除效果的影响。主要研究内容和研究结果如下：.1. 负载锰氧化物可以增大沸石的比表面积，并使其吸附活性位点数量变得更加丰富。复合污染条件下，铜/锌/镉等重金属均能提高载锰沸石对四环素的吸附性能；同时，四环素可促进载锰沸石对铜、镉的吸附，但是抑制了对锌的吸附。.2. 单一及复合污染条件下，Power动力学模型可以较好地描述载锰沸石对四环素和重金属的吸附动力学过程，且颗粒内扩散不是控制吸附过程的主要影响因素；此外，各污染物的吸附等温线曲线都更符合Freundlich等温线吸附模型，这是由于沸石表面的不均匀性和活性位点的吸附位能不同所致。.3. 溶液pH对载锰沸石吸附去除四环素和重金属的性能有显著的影响。四环素单一污染条件下，四环素的吸附量随着pH的升高先增大后减小，最大吸附量在pH=3时获得；而四环素和重金属复合污染条件下，四环素的吸附量随着pH的升高不断增加。对铜/锌/镉而言，单一污染条件下，随着pH由2升高至6，铜/锌、镉的吸附量先增后减；在复合污染条件下，随着pH由2升高至6，铜的吸附量随着pH的升高先增大后减小，锌、镉的吸附量则在上升至峰值后保持平稳。