《樹脂吸附畜禽養殖廢水中抗生素和重金屬的機理與技術》是依託南京師範大學，由楊維本擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：樹脂吸附畜禽養殖廢水中抗生素和重金屬的機理與技術
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊維本
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
規模化畜禽養殖廢水因廢水量大、集中，且含有抗生素和重金屬，已逐漸成為水環境的主要污染源，是當前研究熱點。本研究旨在原有工作基礎上，針對畜禽養殖廢水體系中抗生素和重金屬等複雜污染物共存問題，採用系列具有不同孔徑和比表面積的傳統吸附樹脂和新型磁性樹脂為吸附劑，考察多種抗生素、重金屬在不同pH值、溫度、離子強度和初始濃度時與樹脂之間的吸附構效關係；研究廢水中背景污染物的主要組分構成和多種關鍵性質；通過改變水質條件、結合多種分析儀器揭示複雜水體系中多種抗生素類有機物分子、有機物分子和重金屬離子、吸附質與背景污染物等在樹脂表面的複雜作用機制，豐富與發展規模化畜禽養殖廢水中抗生素和重金屬的樹脂吸附理論和控制技術，構建畜禽養殖廢水的深度淨化與回用方法，提高規模化畜禽養殖廢水中抗生素和重金屬等污染物的去除效率，降低抗生素和重金屬等在水環境中的自然累積和生物毒性風險。
結題摘要
在我國，藥物濫用情況越來越嚴重，由此帶來的水環境風險也越來越明顯。本項目通過製備環糊精負載樹脂、金屬有機框架（MOF）負載吸附材料、改性Fe3O4/殼聚糖磁性複合吸附劑和氨基吸附樹脂，以水體中四環素、磺胺嘧啶、諾氟沙星、布洛芬、雙氯芬酸鈉和重金屬Zn/Cu離子等為研究對象，研究上述吸附劑對水體中污染物的吸附行為與機理；通過研發具有不同基團修飾的殼聚糖基絮凝劑和納米分散態吸附劑，探索水體中污染物的凝聚-吸附行為與機制，為新型吸附劑製備和吸附拓展研究提供支持。具體研究成果如下： 通過化學鍵聯法將β-環糊精修飾到聚苯乙烯小球上，製備不同β-環糊精負載量的聚苯乙烯骨架樹脂，磺胺嘧啶的吸附量隨pH的升高而增加，源於磺胺嘧啶分子通過苯胺環進入β-環糊精中形成包結物；MIL-101(Cr)/殼聚糖複合微球展現出比SA、CS和MIL-101(Cr)/SA更高的吸附量，而且三種藥物吸附量按照KET＞IBU＞BEN的順序排列。MIL-101(Cr)/CS微球在多次的吸附/脫附循環中表現出良好的再生性能；合成正電性、負電性以及中性的接枝支鏈聚合物修飾的殼聚糖基磁性複合粒子，殼聚糖凝膠內部的空穴空間限制導致大部分支連結在粒子的表面從而形成核刷結構，聚N-異丙基丙烯醯胺接枝殼聚糖/Fe3O4複合微粒表現出最高的吸附性能；採用甲基丙烯酸縮水甘油酯和二乙烯苯通過懸浮聚合併在二氯乙烷中後交聯可獲得優選吸附樹脂，樹脂的吸附能力與樹脂比表面積、孔徑大小、表面官能基團種類有關：氨基含量的增加提供了更多的可結合位點，樹脂吸附量也相應增高；新型絮凝劑在Cu(II)存在條件下對四環素表現出優異的絮凝性能，粘結架橋和配位作用是主導的絮凝機理；帶正電材料的π-π共軛作用更有利於TC的去除；納米態吸附劑負zeta電位是源於富電子的π電子系統以及片層邊緣-COO-的電離，對NOR具有較高的吸附能力原因在於更多的π電子系統。 上述合成的新型凝聚-吸附材料均具有良好的可重複使用性能。項目研究成果支撐了13篇SCI源期刊論文，4項發明專利，在江蘇省太湖流域集約化水禽養殖氮磷污染控制中成功建立示範工程。
