摘 要

近年来，水体污染是普遍关注的环境问题，有机污染物不仅危害水体环境还危害人类健康，尤其是可溶性有机污染物，腐殖酸属于天然有机物质，它影响了水体色度、水体中重金属迁移及转化等，因此腐殖酸的去除也是有机污染物研究的一大热点。

天然矿物材料因廉价易得、分布广泛、不易产生二次污染物逐渐受到人们的关注，本文将选取麦饭石对水中的腐殖酸去除进行研究分析。

首先对麦饭石进行了物相分析，对其进行扫描电镜(SEM)分析，并采用BET方法测其比表面积、孔径。研究得到麦饭石吸附腐殖酸行为高度拟合Langmuir模型(R²＞0.99)，测得对腐殖酸的饱和吸附量为1.26mg/g；同时其吸附动力学符合准二级吸附模型(R²=0.99)。投加量、溶液pH值、溶液温度对吸附的影响，并计算了麦饭石吸附腐殖酸的热力学参数，得到吸附过程为自发反应。吸附后对腐殖酸的UV-vis及EEM光谱图分析可得，麦饭石对腐殖酸有良好的吸附能力，主要为化学吸附。得到有可能的吸附机理：由于腐殖酸内含有大量的-OH和-COOH还有少量的-N-H-，而麦饭石中含有-SiOH基团，故两者极大可能形成N-H…O、O-H…O型的氢键。本论文的结果为以后开发出新型天然麦饭石材料来高效吸附腐殖酸或其他有机污染物奠定了基础。

关键词：麦饭石;腐殖酸;吸附;EEM

Abstract

In recent years, water pollution is a general environmental concern. Organic pollutants not only harm the water environment but also human health, especially soluble organic pollutants. Humic acid is a natural organic substance, which affects the color of the water and the migration of heavy metals in the water. And conversion, so the removal of humic acid is also a hot spot in the study of organic pollutants.

Natural mineral materials are gradually attracting people's attention because of their low cost, wide distribution, and difficulty in generating secondary pollutants. In this paper, Maifan stone will be selected to study and analyze the removal of humic acid in water.

Firstly, the phase analysis of Maifan stone was carried out, and its scanning electron microscope (SEM) analysis was carried out, and its specific surface area and pore diameter were measured by BET method. It was found that the humic acid adsorption behavior of maifanite was highly fitted to the Langmuir model (R²gt;0.99), and the saturated adsorption capacity of humic acid was measured to be 1.26mg/g; meanwhile, its adsorption kinetics conformed to the quasi-second adsorption model (R²=0.99). The effects of dosage, pH of the solution, and temperature of the solution on the adsorption, and the thermodynamic parameters of the humic acid adsorbed by the maifanite were calculated, and the adsorption process was a spontaneous reaction. After adsorption, the UV-vis and EEM spectrum analysis of humic acid can be obtained. Maifan stone has good adsorption capacity for humic acid, mainly chemical adsorption. The possible adsorption mechanism is obtained: because humic acid contains a large amount of -OH and -COOH and a small amount of -NH-, and the maifanite contains -SiOH groups, so the two are likely to formN-H…O、O-H…O type hydrogen bond. The results of this paper laid the foundation for the future development of new natural maifanite materials to efficiently adsorb humic acid or other organic pollutants. Water pollution is a general environmental concern in recent years. Organic pollutants in water are the main pollutants that harm the environment and human health, and the removal of humic acid is also a hot spot for the study of organic pollutants.

Key word：maifanite; humic acid; adsorption; EEM

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 研究内容 2

第二章 麦饭石研究进展 3

2.1 麦饭石概况 3

2.1.1 麦饭石分布及主要成分 3

2.1.2 麦饭石理化性质 3

2.2 麦饭石应用现状 5

2.2.1 用于食品加工 5

2.2.2. 用于日化用品加工 5

2.2.3 用于农业、养殖业 5

2.2.4 用于工业生产 5

2.2.5 用于改良，净化水质 5

第三章 国内外水体中去除腐殖酸研究现状 7

3.1 腐殖酸简介 7

3.1.1 腐殖酸分布 7

3.1.2 腐殖酸的元素组成、结构及特性 7

3.2 水体中腐殖酸的危害 7

3.2.1 影响水体色度 7

3.2.2 影响混凝效果 7

3.2.3 影响重金属的迁移和去除 8

3.2.4 影响微囊藻素的光降解 8

3.2.5 消毒副产物的前体 8

3.3 主要去除方法 8

3.3.1 膜滤法 8

3.3.2 强化混凝法 9

3.3.3 光催化氧化法 9

3.3.4 臭氧氧化法 10

3.3.5 生物处理 10

3.3.6 吸附法 10

3.4 吸附法去除腐殖酸的研究现状 11

3.4.1 活性炭吸附 11

3.4.2 树脂吸附 12

3.4.3 磁性离子交换树脂吸附 12

3.4.4 无机矿物质吸附 12

第四章 麦饭石吸附水体中腐殖酸的机理研究 13

4.1 实验材料 13

4.2 实验仪器 13

4.3 实验方法 13

4.3.1 麦饭石对腐殖酸的静态吸附实验 13

4.3.2 腐殖酸浓度测定 14

4.4 实验结果 14

4.4.1 原料表征 14

4.4.2 吸附动力学模型拟合 16

4.4.3 麦饭石投加量对吸附的影响 17

4.4.4 溶液pH值对吸附的影响 17

4.4.5 溶液温度对吸附的影响 18

4.5 吸附机理分析 18

4.5.1 SEM电镜扫描分析 19

4.5.2 UV-vis分析 19

4.5.3 EEM三维荧光分析 20

第五章 结论 21

5.1 研究结论 21

5.2 存在问题及建议 21

5.3 研究展望 21

参考文献 23

致谢 26

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着科学技术发展，人们对于资源的开发利用逐渐增加，但同时也造成了一系列的环境问题，尤其是在发展中国家。在水环境方面，我国正面临着水资源短缺、水污染严重、水浪费等问题^[1]。展开来说，由于我国过多的人口数量及较高的增长率，使原本较为充裕的水资源分配到每个人时，水资源量较低；同时，不同地区内的水资源分布不均，例如我国北方水资源短缺尤其是在大西北地区，经常需要南水北调等工程进行水输送；我国水资源一年内、每年间变化大，这主要是由降雨等因素导致的，形成雨水的因素复杂多样再加上人工干预导致水资源量不稳定；我国仍是发展中国家，需要大力发展经济，导致了我们前期的“先污染，后治理”，同时，我们在一些世界领先的技术仍有较大差距，对于水资源的保护意识仍不够，这都导致了水资源利用效率低、浪费严重，水污染严重。目前，已有全国上下已经有不少的城市、地区及流域受到了污染，水污染通常由点源污染及非点源污染排放，点源污染中个别污水处理厂的偷工减料，非点源污染中的农村地区对于污水处理宣传及教学工作的欠缺，导致污水未经达标处理直接排放至水体或土壤中，导致污染物从支流延伸到干流，从土壤表面缓慢进入至地下，从陆地发展到海洋^[2]。

我国水污染问题严重，其中人为的违规、超标排放导致了很多地区的自然水体受到了污染，全国有近四分之一的人口在饮用劣质水。2018年，在对我国532条河流的监测结果中发现，已有436条河流受到不同程度的污染，在七大河流经的15个主要城市河段中，已有13个河段的水质污染严重。随着计划生育政策逐渐放开，国民可分配财产越来越多，中国人口目前也在逐步增长，人类的活动导致水体污染越来越严重，尤其是人口稠密地区的湖泊和水库污染更加严重，富营养化程度高的湖泊占湖泊总数的近三分之二^[3]。