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改性水稻秸秆对水中多菌灵的去除研究【字数:8171】

2024-02-24 16:19编辑: www.jxszl.com景先生毕设
用高锰酸钾、氢氧化钾、氢氧化钾+双氧水三种方法改性水稻秸秆,研究了三种改性方法和多菌灵初始浓度对秸秆吸附水中多菌灵的影响,通过测定多菌灵浓度变化和秸秆吸附量,做出吸附等温线和拟合反应动力学方程研究改性秸秆对多菌灵的吸附性能。结果表明未改性的秸秆对多菌灵吸附效果不明显。不同处理方法的水稻对多菌灵吸附效果不同,其中,KMnO4处理的秸秆吸附性能最好,饱和吸附量为0.833mg/g,KOH和KOH+H2O2处理的秸秆吸附效果相近,饱和吸附量分别为0.587mg/g和0.461mg/g。吸附过程用准二级动力学方程拟合,效果良好,吸附等温线符合Langmuir方程。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法1
1.1 主要仪器3
1.2 试剂3
1.3 实验样品的制备3
1.3.1 含多菌灵水样的制备3
1.3.2 改性秸秆制备3
1.4 方法3
1.4.1 多菌灵检测方法3
1.4.2 吸附实验3
1.4.3吸附量的计算3
1.4.4 吸附率的计算4
1.4.5 吸附等温线4
1.4.6 吸附动力学模型5
2 结果与分析5
2.1 吸附等温线5
2.2 秸秆改性方法对吸附的影响7
2.3 多菌灵初始浓度对吸附的影响10
2.4 反应动力学分析11
3 讨论13
4 结论14
致谢14
参考文献14
改性水稻秸秆对水中多菌灵的吸附研究
引言
农药是农业生产中必不可少的重要物质,在防治病虫害和抑制杂草生长方面发挥着重要作用。我国是农业大国,为了保证农作物产量,多种农药被大量广泛使用,包括有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酷类、三嗪类、酰胺类[1]等。农药的广泛使用和其持久性导致在多种环境介质中可发现农药残留。农药可通过雨水或灌溉水迁移或农药生产企业废水排放等途径流入江河或进入地下水,污染水体,经过饮 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072
用水和食物富集在人体中,危害人类健康。有关我国地表水环境中农药的污染状况不断被报道[2]。
近年来,杀菌剂的产量农药总产量的10%以上。多菌灵又名苯并咪唑44号,具有高效、低毒、广谱性杀菌的特点,是一种内吸性杀菌剂,可防治农作物由真菌引起的多种病害,被广泛应用在果蔬、谷物及烟草生长中。多菌灵对生物体有多方面的毒害作用,如肝脏毒性、生殖毒性、胚胎毒性等[3]。潘尚仁[4]等通过大鼠实验,发现多菌灵在大鼠肝脏内含量长时间保持高水平且代谢缓慢。YU[5]等发现多菌灵可严重影响大鼠的生殖机能和导致胚胎畸形。目前,其水水生生物的毒性已有多次报道[6],因此研究其在水环境中的去除十分重要。虽然多菌灵属于高效低毒的内吸性杀菌剂,但近年来人们一直频繁的增加多菌灵的使用面积及用量,使得水环境中经常检测出痕量多菌灵,其对环境的危害也越来越大,在近年来的水环境和土壤背景值分析中,多菌灵的检出率较高。林得平[7]采集了山东省15个地级市的70个地表水样,其中多菌灵、三环唑的检出率较高,分别为34.3%、25.7%。在取自淄博市周村区的采样检测中,显示多菌灵被检出,但该地并没有使用该农药品种,其周边地区农田水通过地表径流可将农药残留带入该地区,扩大了污染范围。
目前水中有机物去除方法有物理方法、化学方法、生物消解,包括吸附法、氧化还原法、紫外辐射消毒法、离子交换法、过滤法等。多种方法虽然能有效去除环境中的农药,但由于操作条件要求高、成本高等原因,难以广泛应用。吸附技术具有处理效率高、反应速率快、成本低、操作简捷、环境友好等优势,是使用最广泛的水净化技术,受到持续关注和广泛研究,并逐步得到推广应用[8]。高俊敏[9]用含甲氰菊酯农药的模拟水样进行混凝活性炭吸附处理,甲氰菊酯去除率可达81.6%。活性炭因为其比表面积大、吸附能力强而被较广泛研究,但由于其价格相对较高且不易回收等缺点,不易被规模化推广使用。因此,如果能降低吸附材料制作成本,简化制作工艺,利用工农业生产中的具有吸附性的副产品,如钢渣、稻壳、秸秆等制作高效、廉价和环境友好的吸附剂,将对吸附水环境中的有机物有重要现实意义。
作为农业大国,中国每年收获丰富的农产品,同时产生大量农业副产物。目前,秸秆产量达到7×108吨/年,水稻、小麦和玉米秸秆作为农作物秸秆的主体,占总量的80%以上 [10]。传统的燃烧、丢弃对生态环境造成严重污染。利用秸秆廉价易得、可再生、易降解和环境友好的优势,将其资源化,实现“以废治废”将对实现循环经济、治理污染和环境保护具有重要意义。
作为吸附材料,秸秆目前有以下几种处理方式:未经化学处理而直接应用于水体净化;二是通过不同的化学方法和高温炭化等将原始生物材料进行改性、修饰和活化,提高其对特定吸附质的吸附性能;三是对农业副产物进行高温炭化和活化,制作成活性炭或生物质碳[8]。
利用秸秆制作的廉价环保的吸附剂对污染物有较好的处理效果。刘江国[11]等利用玉米秸秆制成吸附剂来净化土霉素废水,结果显示在中性条件下,30min内,秸秆对土霉素的吸附率可达97.2%以上。葛超超[12]等探究了水稻秸秆生物炭对除草剂异丙甲草胺的吸附和缓释作用,结果表明,在热解为度为350摄氏度下得到的生物炭的吸附能力明显高于未处理秸秆。王开花[13]用玉米秸秆颗粒对亚甲基蓝模拟染料废水进行吸附处理,脱色率可达90%以上。
秸秆主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。秸秆的吸附主要依靠其含有的功能性基团,如肽链、羟基、羧基等与吸附质发生作用。秸秆本身存在丰富的孔结构和较大的比表面积,对有小分子有吸附性能,但因为其含有大量羟基,使其分子链之间和分子链内部存在大量氢键,影响其吸附性能[14]。直接利用时吸附容量不理想。通过化学改性,发生涉及羟基的反应,引入增强吸附性能的官能团,减少纤维素网络结构中的氢键。
目前已有的改性常用的化学方法有碱法、氧化法、酯化法等[15]。本研究选取KMnO4、KOH、KOH+H2O2三种方法对水稻秸秆进行改性,考察其对模拟水样中的农药多菌灵的吸附效果和性能,比较其与未改性秸秆的性能差别。目前的秸秆吸附研究多集中在重金属和染料等物质上,对农药多菌灵的吸附研究没有报道。本研究旨在用简捷的方法将秸秆改性,为水环境中农药的去除提供一种有效的方法,为设计在农田河道中应用的净化器提供理论基础,同时实现秸秆资源化,具有重要的现实意义。
1 材料与方法
1.1 主要仪器
高效液相色谱仪、恒温振荡器、恒温干燥箱、超声波清洗机、磁力搅拌器

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