TiO2纳米管对水中全氟辛烷磺酸的吸附性能研究(2)

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2.4.1 高效液相色谱法9

3 二氧化钛纳米管的表征10

3.1 X-射线衍射（XRD）10

3.2 透射电镜(TEM)·10

3.3 比表面积（BET）11

4 对PFOS的吸附研究·13

4.1 实验和测试方法13

4.1.1 实验方法·13

4.1.2 PFOS标准曲线的绘制13

4.2 二氧化钛纳米管吸附PFOS14

4.2.1 吸附时间的影响14

4.2.2 pH的影响 ·15

4.2.3 背景离子浓度的影响16

4.2.4 吸附剂投加量的影响16

4.2.5 初始浓度的影响17

4.2.6 吸附等温线18

4.2.7 吸附动力学20

结论23

致谢24

参考文献25

1 绪论

全氟辛烷磺酸基化合物是一种重要的全氟化表面活性剂，也是其他许多全氟化合物的重要前体。自20世纪60年代电化学氟化反应方法应用于全氟辛烷磺酸（PFOS)等全氟化合物的生产以来，已有上百种含有磺酰基的全氟有机化合物系列产品被开发生产并获得大量应用。从20世纪80年代早期开始,这种非挥发性的全氟有机化合物在工业及民用领域的应用增长迅速。该类产品的大量使用使得其以各种途径进入到全球范围内的各种环境介质如土壤、水体、大气中，通过食物链的传递放大，目前在许多动物组织和人体中发现了PFOS存在。因此PFOS已经成为一种重要的全球性污染物，它对环境污染的广度和深度超出人们预想。

1.1 PFOS的概述

1.1.1 PFOS的来源

目前关于PFOS及相关物质向环境中的释放与途径的资料还很有限，大多数研究者认为它们可在工业和消费品的生产、运输、使用和处理处置等过程中向环境释放，而生产过程是环境中PFOS的主要来源。在这些过程中，与PFOS有关的挥发性母体物质可能会被排放到大气中并进行迁移转化，以PFOS等物质为原料的相关含氟化合物在环境介质中降解及生物体内的代谢[1]都会导致环境中PFOS含量的增加。由于其化学惰性,普通的环境条件(化学、生物或光解)只能对分子中除全氟羧基以外的部分进行降解[2]。

1.1.2 PFOS的危害

2001年美国把PFOS列为国家环保局重点监测的环境污染物黑名单，置于严格管理的范围之内，2010年5月，在日内瓦召开的控制持久性有机污染物的斯德哥尔摩条约将其列为9种新增POP中的一种。目前全世界范围内被调查的水体、沉积物和生物体内都检测出存在PFOS等全氟类化合物污染的踪迹。近年来，随着相关研究的日益深入，人们逐渐认识到PFOS的难降解性、环境持久性及生物蓄积性，并在不同的环境介质、人体及野生动物体内检测到不同浓度的PFOS。动物实验表明，低剂量的PFOS就可引起生物各个层次的效应，包括动物繁殖[3]与生育能力的降低[4]、影响胎儿的晚期发育、基因表达的改变、酶活性的干扰、影响线粒体功能、细胞膜结构的破坏、肝组织受损[5]、甲状腺功能的改变等。PFOS现已成为继有机氯农药和二噁英之后的一种新型持久性有机污染物，开展去除与回收水体中PFOS的技术研究非常必要。

1.1.3 PFOS的处理

由于全氟类化合物具有非常稳定的化学性质，针对该类污染物质的治理措施主要是物理分离法和化学降解法。超声降解[6]、微生物降解[7]和光催化分解[8]等已获得初步的研究进展。

超声波降解全氟辛烷磺酸和全氟辛酸（PFOA）等全氟类烷基化合物是一种比较有效的处理方法，而且适用的浓度范围也比较大。主要利用超声动力空化以及空化泡崩灭瞬间产生极短暂的强压力脉冲和局部热点，为有机物的降解创造了一个极端的物理环境。在空化泡表面的极端物理环境为PFOS和PFOA等全氟类烷基化合物发生热解作用，分解为CO2、CO、F- 和SO42- 等提供了可能。