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垂直流模拟人工湿地对纳米银去除的研究
梁磊
Subtype硕士
Thesis Advisor方涛
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral武汉
Abstract

纳米银颗粒(AgNPs)是粒径在1-100nm的金属银单质,它集合了纳米材料和银单质的特性,具有良好的表面活性、尺寸效应及优异的杀菌性能,成为目前应用最广泛、发展最快的纳米材料之一。广泛应用于医疗、纺织、化妆品、水质净化、保健品等多个领域。纳米银在生产、使用以及废弃处理过程中会不可避免地释放到环境中,增加人体和环境的曝露风险,由此引发了人们对其生态环境安全的担忧。伴随着纳米银在环境中的大量积累,其对环境的潜在威胁已经不容忽视了。如何有效去除环境中的纳米银,降低其对环境的危害已成为众多学者研究的热点。但是有关人工湿地对纳米银去除的研究任然仍然比较匮乏。基于以上认识,本课题主要研究了人工湿地对纳米银的去除以及纳米银对湿地的影响,论文主要取得以下成果: 首先,研究了湿地对纳米银的去除。试验中我们发现湿地能够有效去除纳米银,其对纳米银的去除率为78.5%,植物在湿地对纳米银的去除过程中起着十分重要的作用,有植物的湿地对纳米银的去除率显著性高于没有植物的(38.4%)[代表什么?],这个主要是植物的存在有效的改善了湿地环境,间接促进了湿地对纳米银的去除率。但是植物存在与否并不影响湿地对银离子的去除率((99.44% vs. 93.19%)。在为期4个月的实验,湿地对纳米银均能够保持高效稳定的去除效果。湿地运行的水利水力负荷对纳米银的去除率有一定的影响,[需给出数据]但是湿地深度对纳米银的去除率没有显著性的影响,表明湿地对纳米银的去除主要发生在湿地上层。采用Langmuir方程和Freundlich方程对基质吸附实验的数据进行拟合,结果表明Freundlich方程拟合的相关系数更高,能更好地描述它们吸附纳米银的行为,说明以单层吸附为主,拟合得出碎石、陶粒、活性炭、沸石的最大吸附容量分别为281.97mg/Kg、2000mg/Kg、434.78mg/Kg、434.78mg/Kg。陶粒的吸附容量显著性高于其他的3种基质,活性炭对纳米银的吸附能力是最大的。但是活性炭对纳米银的吸附主要是靠物理性吸附为主,这种吸附比较脆弱。 其次,研究了纳米银在人工湿地中的归趋以及纳米银对湿地各部分的影响。进入湿地中的纳米银被湿地去除后,大部分都是被基质吸附(97.77%),表明基质在纳米银的去除过程中起着主要的作用,且被湿地吸附的纳米银主要分布富集在湿地的表层。伴随着湿地中纳米银的积累的纳米银越来越多,其对湿地中的植物和微生物都产生了一定的影响。通过实验我们发现植物的根系活力和过氧化物酶活性均出现显著性的降低,但是植物的生物量却明显增加了,促进了植物的生长,这也表明纳米银对湿地生态系统的影响在湿地能够承受的范围内,湿地能够正常运行。由于湿地缺乏碳源和纳米银对湿地有一定的毒性,微生物在纳米银去除的过程作用不明显。 最后,通过上述的研究成果初步揭示了,我们基本了解到了一些湿地对纳米银的去除规律,为进一步去除环境中的纳米颗粒、有效降低纳米颗粒对环境的潜在危害提供科学依据。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39077
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
梁磊. 垂直流模拟人工湿地对纳米银去除的研究[D]. 武汉. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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