非离子表面活性剂对DDT在胶州湾沉积物上吸附行为的影响

论文摘要

大量的表面活性剂和有机污染物通过工业废水及生活污水的排放,农业径流等途径进入水体,由此造成水体的复合污染。DDT是世界公认的环境优先控制污染物,也是典型的持久性污染物。虽然我国于1983年禁止了DDT的生产及在农田中的使用,但由于它具有高残留、化学性质稳定和生物累积性等特点,至今仍大量的残留在环境中。而非离子表面活性剂在产量上是仅次于阴离子表面活性剂的重要表面活性剂,有良好的扩散、乳化和润湿等作用,广泛应用在食品、化工、洗涤、医药等工业中,排入海洋中的非离子表面活性剂会改变沉积物/水体的物理化学性质,从而对有机污染物的迁移转化产生影响。本论文以人工海水溶液为介质,以失水山梨醇聚氧乙烯（20）醚月桂酸酯（Tween20）和DDT为研究对象,探讨了两种污染物共存时在沉积物上的热力学行为和吸附动力学行为,并就吸附影响因素包括温度,盐度、沉积物性质对吸附的影响进行了研究,借用红外分析手段探讨DDT吸附机理。结论如下:（1）动力学研究表明,伪二级吸附速率方程可以很好的描述Tween20在沉积物上的吸附动力学过程,Tween20吸附速率随着其初始浓度的减小和温度的升高而增大。沉积物对Tween20的吸附活化能为17.75 kJ·mol-1,吸附过程是以物理吸附为主。DDT在沉积物上的吸附动力学曲线符合伪二级吸附速率方程,在实验浓度范围内,Tween20的加入能够加快DDT在沉积物上的吸附速率。（2）热力学研究表明,Freundlich等温式可以很好的描述DDT在沉积物上的吸附热力学过程;在Tween20和DDT的共存体系中,Tween20 (C0: 5 mg·L-1, 10 mg·L-1, 30 mg·L-1, 80 mg·L-1)的存在使DDT(C0: 0.1411 mg·L-1～1.129 mg·L-1)在沉积物上的平衡吸附量增加,其吸附等温线趋于线性;当Tween20初始浓度为160 mg L-1时,Tween20在溶液中形成胶束而对DDT产生增溶作用导致沉积物对DDT的吸附量较单一体系少。（3）吸附因素研究表明,在单一体系和复合体系中,随着温度的降低、溶液盐度的增加和粒径的减小,沉积物对DDT的吸附量均增加。此外DDT在不同处理方式的沉积物上的吸附规律如下:KF（HCl处理样）> KF（H2O处理样） > KF（H2O2处理样）;而加入30 mg·L-1Tween20后,在HCl处理的沉积物上,DDT的吸附量较未加Tween20的单一体系吸附量少;而在H2O2处理的沉积物上,DDT的吸附量则较未加Tween20的单一体系吸附量大。（4）热力学研究表明,在281K-308K范围,无论是单一体系还是复合体系,DDT在沉积物上的的吸附热力学函数均为ΔH（?）<0,ΔG（?）<0,ΔS（?）>0,即该吸附过程是一个放热、熵增的自发的物理吸附过程。Tween20的存在使p,p’-DDT和o,p’-DDT在吸附过程中的|ΔG（?）|和|ΔH（?）|的值更高,ΔS（?）更小。（5）对沉积物、DDT-沉积物作用物进行红外表征,对比谱图发现DDT在沉积物表面吸附时,可以和沉积物上的羰基、羟基、酚羟基发生了氢键作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 有机氯农药的物理化学性质及其危害
• 1.2 有机氯农药在近岸海域的污染情况
• 1.3 农药在固/液界面吸附研究现状
• 1.3.1 农药在固/液界面的吸附机理研究
• 1.3.2 农药在固/液界面吸附的影响因素
• 1.3.3 红外光谱法在农药吸附机理中的应用
• 1.4 表面活性剂对有机物在土壤/沉积物上吸附行为的影响
• 1.5 本文研究意义
• 2 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 实验过程与方法
• 2.2.1 沉积物样品的采集、处理和表征
• 2.2.2 溶液的配制
• 2.2.3 水样中Tween20 和DDT 的测定方法
• 2.2.4 空白实验方法
• 2.2.5 吸附动力学实验
• 2.2.6 吸附等温线实验
• 2.2.7 红外表征方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 Tween20 在胶州湾沉积物上的吸附动力学行为
• 3.2 Tween20 对DDT 在胶州湾沉积物上的吸附行为的影响
• 3.2.1 Tween20 对DDT 在胶州湾沉积物上吸附动力学的影响
• 3.2.2 Tween20 对DDT 在胶州湾沉积物上吸附等温线的影响
• 3.2.3 Tween20 存在下，DDT 吸附等温线的影响因素研究
• 3.2.4 沉积物吸附 DDT 前后红外光谱分析
• 4 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附：个人简历和发表的学术论文