TiO2纳米管对水中全氟辛烷磺酸的吸附性能研究(3)

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利用生物技术对全氟有机物进行降解，其中主要有生物强化技术及生物复合固定化技术。通过向自然菌群中投加能降解全氟有机物的高效、兼性菌株以达到迅速有效地降解目标去除物的目的。

广义上讲光催化就是通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应。但我们通常所说

的光催化是指半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成或降解的过程。由于光催化技术是利用半导体氧化物材料在光照下表面能受激活化的特性，利用光能有效催化降解难降解有机物、还原重金属离子、杀菌和除异，并且有将难降解有机污染物完全矿化为H20和C02。利用光催化方法来去除水中的PFOS具有良好的效果。

但这些技术均不同程度地存在能耗高、操作条件复杂、二次污染等弊端，且需要极端或苛刻条件的配合，不利于规模化地去除全氟化碳（PFCs）。而吸附技术由于操作简单、低成本、高效率等优点，成为去除水中全氟化合物的有效方法。可再生利用的吸附剂可使高成本的PFOS等物质的回收和重复使用成为可能。论文网

1.2 吸附理论

1.2.1 吸附理论

吸附是一表面现象,在流体(气或液)与固体表面(吸附剂)相接触时,流固之间的分子作用引起流体分子(吸附质)浓缩在表面。对一流体混合物，其中某些组分因流固作用力不同而优先得到浓缩，产生选择吸附，实现分离。吸附通常分为物理吸附和化学吸附。发生物理吸附时，吸附质吸附剂之间的相互作用较弱,吸附选择性不好；而发生化学吸附时，吸附质吸附剂之间的相互作用强，吸附选择性好且发生在活性位上。

吸附作用虽然在工业上已得到广泛应用，但人类对吸附理论的研究却是在19世纪末才开始取得进展。首先是理想的吸附溶液理论（IAST），接着发展了基本纯气体等温线来预测混合气体平衡吸附的几个重要理论，并在具有非线性等温线的混合气体吸附动力学的平衡理论方面也取得了重要进展。主要依据Gibbs吸附热力学、统计热力学、动力学等理论，出现了Freundlich方程、Polanyi吸附势理论、Langmuir单层吸附方程、Brunauer、Emmett和Teller的(BET)多层吸附方程以及Dubinin Radushkevich(DR)方程等经典单组分吸附等温线，来描述各类吸附平衡。

1.2.2 吸附材料

开发吸附技术应用的一个关键是吸附剂——具有各种微孔结构和表面性质的大比表面固体材料(150～1500 m2/g)，用于流体混合物中组分的吸附。周琴等[9]曾将吸附剂分为了无机非金属类吸附剂、高分子聚合物吸附剂、天然沉积物与活性污泥和其他吸附剂四类。常用的吸附剂主要有活性炭、沸石分子筛、氧化铝、硅胶、高分子吸附剂和离子交换树脂。但由于各自性质不同,适用的场合也不一样。这说明吸附剂的选择要根据被吸附物质和吸附剂两者的性质来决定。

1.3 PFOS的吸附处理

周琴等[9]研究了水中典型全氟化合物的吸附行为，表明诸多因素影响着吸附材料对PFOS和PFOA的吸附行为和效率，包括吸附材料自身的性质如粒径大小、组成成分、存在形态等。溶液的理化性质如不同的pH值、离子种类及浓度等均对PFOS和PFOA的吸附效率产生一定的影响。

根据PFOS在吸附剂表面的吸附原理，Senevirathna等[10]对PFOS的吸附动力学的研究结果表明，吸附PFOS和PFOA的吸附剂需要多孔，至少168小时后达到吸附平衡，而使用粉末活性炭吸附平衡的时间只有4小时左右，而且吸附PFOS和PFOA的能力随着溶液PH值的降低而增加。除了静电相互作用和离子交换对吸附的影响，疏水相互作用也可能参与PFOS和PFOA可能形成的半胶束或胶束吸附毛孔的吸附，从而显著影响了吸附动力学和吸附容量。Zhou等[11]进行了批量实验，利用吸附动力学和等温线，研究溶液的pH值和温度对吸附量的影响，并进行比较吸附，模拟实际污水处理活性污泥中PFOS和PFOA去除，对活性污泥吸附机理进行了讨论。Yu等[12]比较全氟辛烷磺酸离子交换和非离子交换在平衡浓度低（<1 μg）时在多种吸附剂包括活性炭上的吸附行为。