活性炭對17α-乙炔基雌二醇吸附性能的研究

李青松 （廈門理工學(xué)院水資源環(huán)境研究所，福建 廈門361005污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗室 （同濟(jì)大學(xué)），上海200092）

馬曉雁 （浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 杭州310014）

蔣增輝 （上海市供水調(diào)度監(jiān)測中心，上海200002）

近年來，環(huán)境中廣泛存在的干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)功能的甾體類雌激素去除研究受到廣泛關(guān)注，成為水處理研究的新熱點(diǎn)［1-2］。甾體雌激素中17α-乙炔基雌二醇 （EE2）是一種人工合成雌激素，是避孕藥的活性成分，也是在水系中發(fā)現(xiàn)的最為普遍的一種環(huán)境雌激素。目前，在地表水、地下水、飲用水中均檢測其存在［3-5］。水體中極低濃度的EE2就會影響胎兒的性別，引發(fā)生殖器官的癌癥，并改變葡萄糖和脂肪代謝的能力［6-7］。因此，水中環(huán)境激素的去除已經(jīng)引起了各國科學(xué)家的廣泛重視，對其去除方法的研究也在不斷探索之中。目前對EE2的去除方法包括光降解法、化學(xué)氧化法、生物降解法及活性炭吸附法等［8-11］。

活性炭是一種飲用水深度處理中廣泛使用的吸附劑［12-14］，對水中溶解的有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的吸附能力［15-16］。筆者進(jìn)行了活性炭對EE2吸附性能的研究，以期對去除和控制水體中的EE2提供參考。

1 試驗部分

1.1 材料和儀器

1）材料 粉末活性炭 （見表1）和顆?；钚蕴?（見表2）各3種；EE2（色譜純，Aldrich公司）；氫氧化鈉和硝酸 （分析純）；市政管網(wǎng)出水 （pH 6.95～7.43、TOC 4.601～7.023mg／L、渾濁度0.15～0.45NTU、電導(dǎo)率606～720μS／cm、UV2540.090～0.123cm-1）。

2）儀器 高效液相色譜儀 （島津LC-2010AHT）。

表1 試驗用粉末活性炭性能指標(biāo)

1.2 試驗方法

活性炭使用前首先用去離子水浸泡并劇烈震蕩，然后在105℃條件下將活性炭烘3h。粉末活性炭經(jīng)處理后用去離子水配成濃度為5g／L的炭漿，使用時再稀釋不同的濃度加入到500ml的錐形瓶中進(jìn)行振蕩吸附試驗。振蕩頻率為160次／min，振蕩時間為24h。

表2 試驗用顆?；钚蕴啃阅苤笜?biāo)

EE2先溶解在1mmol／L氫氧化鈉溶液中，然后加1mmol／L的硝酸中和配制成濃溶液，使用時再用市政管網(wǎng)出水稀釋配制成一定濃度的水樣。

EE2的濃度采用高效液相色譜儀測定，其工作條件如下：色譜柱為shim-pack VP-ODS；流動相為乙腈和水 （50∶50）；流動相流速0.8ml／min；檢測波長為200nm；最低檢測限 （以信噪比大于3計）為1μg／L。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同種類活性炭中EE2的吸附等溫線

采用市政管網(wǎng)出水配制的EE2溶液，按靜態(tài)吸附試驗，在室溫及pH都相同的情況下，在EE2溶液濃度為0～1000μg／L時，考察不同型號活性炭對EE2的吸附效果。根據(jù)EE2的平衡濃度和吸附量，采用Freundlich模型來擬合粉末活性炭和顆?；钚蕴课紼E2的試驗數(shù)據(jù)，EE2在6種活性炭的吸附等溫線分別如圖1～6所示，吸附等溫線擬合方程的參數(shù)及相關(guān)系數(shù)如表3所示。

圖1 PAC 1＃對EE2的吸附等溫線

圖2 PAC 2＃對EE2的吸附等溫線

圖3 PAC 3＃對EE2的吸附等溫線

圖4 GAC4＃對EE2的吸附等溫線

圖5 GAC 6＃對EE2的吸附等溫線

圖6 GAC7＃對EE2的吸附等溫線

從圖1～6和表3可以看出，采用Freundlich吸附等溫線模型進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的擬合，擬合方程的相關(guān)系數(shù)（R2）均在0.85以上。因此，F(xiàn)reundlich吸附等溫線模型能夠很好地描述粉末活性炭和顆?；钚蕴繉E2的吸附過程。

表3 Freundlich吸附等溫線模型的擬合參數(shù)

2.2 試驗用活性炭對EE2的吸附性能對比

Freundlich模型中Kf值反映活性炭吸附容量的大小，1／n值反映了活性炭吸附容量隨著水中污染物濃度的增加的程度。

PAC3＃、GAC4＃椰殼炭 （GAC coco）、GAC6＃和PAC1＃的Kf較大，均大于1，分別為8.88272、4.9224、3.6072和1.2463。即對于市政管網(wǎng)出水配制的EE2溶液，這4種炭的吸附容量較大，PAC2＃、GAC7＃的Kf分別為0.8274、0.2183，GAC7＃顆粒炭的吸附容量最小。

Freundlich模型的1／n值變化不大，在0.1082～0.9315之間。1／n在0.1～0.5時屬于容易吸附，因此17α-乙炔基雌二醇較易被2種類型的活性炭吸附，其中GAC7＃的1／n最大，為0.9315，但GAC7＃的Kf為0.2183，這說明盡管GAC7＃的吸附容量不大，但其吸附容量隨濃度變化較大，吸附容量最大的是PAC3＃。

3 結(jié) 論

1）6種活性炭對市政管網(wǎng)出水配制EE2的吸附符合Freundlich模型，擬合方程的相關(guān)系數(shù)均在0.85以上，F(xiàn)reundlich吸附等溫線模型能夠很好的描述粉末活性炭和顆?；钚蕴繉E2的吸附過程。

2）PAC3＃、GAC4＃、GAC6＃和PAC1＃對EE2的吸附容量較大，其中PAC3＃吸附容量最大。Freundlich模型的1／n值在0.1082～0.9315之間，屬于容易吸附，因而EE2較易被活性炭吸附，其中GAC7＃對EE2的吸附速度最快，但吸附容量較小。

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