浒苔-铝盐复配去除纳米级重金属颗粒物的作用过程和机制研究

Nano-sized heavy metal particles not only have special biological toxicity, but also can release heavy metal ions in water. Therefore, nano heavy metal particles existing in the water will cause serious damage to human health and ecological environment.In this project, a compound system based on enteromorpha - aluminum salt would be used to treat nano heavy metal particles. Both nano particles and heavy metal ions would be synchronously removed because the compound system based on enteromorpha - aluminum salt would form large, strength flocs and adsorb heavy metal ions. This would effectively control pollution of nano heavy metal particle. Meanwhile, the removal process and mechanism of Nano heavy metal particles would be illuminated by the aggregation dynamics, coagulation process and the flocs properties. This study is important for protecting water environment.

纳米级重金属颗粒物不仅具有纳米颗粒物特殊的生物毒性，而且在水体中能逸出重金属离子。因此，水体中存在的纳米级重金属颗粒物将严重危害人体健康和生态环境。本课题利用浒苔-铝盐复配体系可形成大且密实的絮体且同时能吸附重金属离子的特性，用于混凝去除水体中的纳米级重金属颗粒物，实现同步去除纳米颗粒物及其逸出的重金属离子，从而有效控制纳米级重金属颗粒物污染。同时，通过对纳米颗粒物聚集动力学、混凝过程及絮体性质的研究，阐明浒苔-铝盐复配混凝同步去除纳米级重金属颗粒物及重金属离子的行为和作用机制。该研究对于保护我国水环境具有十分重要的理论意义和实用价值。

本项目利用浒苔制备出了新型的浒苔多糖助凝剂（Ep），与聚合氯化铝（PAC）复配形成PAC-Ep复配体系，并采用各种分析仪器对Ep的特征官能团、带电量和结构进行了分析表征。研究了PAC-Ep在不同条件下同步混凝去除纳米氧化铜和纳米氧化锌颗粒物及其释放的铜离子和锌离子的效果、絮体特性和混凝行为，研究了Ep与PAC之间的相互作用，探讨了PAC-Ep同步去除纳米氧化铜和纳米氧化锌颗粒物及其释放的铜离子和锌离子的混凝机理。研究结果表明：PAC-Ep能够有效的同步去除纳米氧化铜和纳米氧化锌颗粒物及其释放的铜离子和锌离子，并且生成较大的、抗剪切力较强的疏松絮体；不同Al形态的PAC、水体pH和腐殖酸含量影响PAC-Ep的混凝效果和混凝行为；与Ala形态与Ep复配相比，Alb形态和Alc形态与Ep复配具有更强的网捕能力和混凝效果；弱碱性条件有助于强化PAC-Ep的吸附架桥和网捕作用形成较大且密实的絮体；PAC-Ep是通过吸附电中和、吸附架桥和网捕作用吸附去除水体中纳米氧化铜和纳米氧化锌颗粒物的，同时纳米氧化铜和纳米氧化锌颗粒物在水中逸出的游离铜离子和锌离子可通过与Ep中的羧酸基、羟基和磺酸基团间的螯合作用而被吸附去除。