">51今日免费论文网|www.51jrft.com

水中抗生素的可见光催化降解研究

2021-08-21 15:45编辑: www.51jrft.com51今日论文网
本文制备了一种新型光催化剂AgBr/Ag3PO4/Fe2O3,并用于诺氟沙星的可见光催化降解。此外,还探究了影响可见光催化降解诺氟沙星的主要因素,包括催化剂的投加量、溶液pH、无机盐离子、腐殖酸HA,以及诺氟沙星可见光催化降解的降解机理。实验表明,光催化剂AgBr/Ag3PO4/Fe2O3的降解性能优良,诺氟沙星的降解率随着催化剂的投加量先提高后下降,随着pH的降低而升高,无机盐离子Cl-抑制诺氟沙星的可见光催化降解,SO42-促进其降解,腐殖酸HA抑制其降解。光催化剂AgBr/Ag3PO4/Fe2O3反应时产生超氧离子自由基(·O2-),与其表面吸附的诺氟沙星发生氧化还原反应使其被降解去除。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 实验试剂与设备 2
1.1.1 主要试剂 2
1.1.2 主要仪器 3
1.2 实验方案 3
1.2.1 AgBr/Ag3PO4/Fe2O3的制备 3
1.2.4 催化剂投加量对诺氟沙星降解效果的影响 4
1.2.5 无机盐离子对诺氟沙星降解效果的影响 4
1.2.6 溶液pH对诺氟沙星降解效果的影响 4
1.2.7 腐殖质对诺氟沙星降解效果的影响 4
1.2.8 诺氟沙星降解机理的探究 4
2 结果与分析 4
2.1 不同催化剂对诺氟沙星降解效果的影响 5
2.2 催化剂投加量对诺氟沙星降解效果的影响 5
2.3 溶液pH对诺氟沙星降解效果的影响 6
2.4 无机盐离子对诺氟沙星降解效果的影响 6
2.4.1 Cl对诺氟沙星降解效果的影响 6
2.4.2 SO42对诺氟沙星降解效果的影响 7
2.5 腐殖质对诺氟沙星降解效果的影响 8
2.6 诺氟沙星的降解机理 8
3 讨论 9
致谢 9
参考文献 10
水中 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072
抗生素的可见光催化降解研究
引言
在全世界范围内,环境污染问题越来越严重,而抗生素作为一种典型污染物,得到了越来越广泛的关注,寻找合适的抗生素降解方法已经成为了环境领域的热门话题。物理方法、化学氧化、生物处理等传统的处理技术常常有成本投入巨大、能耗过大、抗生素降解率低等缺点,所以我们需要寻找一种绿色的、节能的、高效的降解技术来解决环境与资源问题。1972年,Fujishima和Honda两位学者开创了光催化研究的新时代。大量文献指出,太阳能是一种无成本的、耐用的、无污染的能源,可见光催化降解技术具有可以使抗生素降解彻底、价格低廉等优点,被广泛的应用于抗生素降解领域中[19]。
光催化反应过程如下图1所示。第一步,光先照射到催化剂的表面,入射光光子的能量(hv)大于等于催化剂带隙(Eg)时,催化剂的价带电子被激发跃迁进入导带,然后产生了光生电子(e)和空穴(h+);第二步,光生电子和空穴分离,迁移到催化剂表面,与污染物发生氧化还原反应。光生电子具有强还原性,可以与催化剂表面的溶解氧反应生成超氧离子自由基(O2)、超氧化氢自由基(HO2)以及过氧化氢(H2O2)等活性氧自由基。空穴具有强氧化性,既可以将溶液中的氢氧根离子(OH)或水分子(H2O)氧化成羟基自由基(OH),也可以氧化吸附在催化剂表面的复杂有机污染物。羟基自由基(OH)以及那些活性氧自由基都有很强的氧化性,可以将绝大多数复杂有机污染物氧化还原成无害的简单无机物,从而环境污染得到治理[10]。

图1 可见光催化反应原理图
Figure 1 Schematic diagram of visible catalytic reaction
目前,如果要将光催化技术应用于水污染处理领域仍存在许多问题,例如Fe2O3、ZnS等材料虽然在可见光下具有比较好的催化性能,但是在光催化降解抗生素过程中,这些材料的自身腐蚀比较严重,不能稳定的发挥其光催化活性。为了解决这一问题,我们可以从复合材料入手,以降低材料的腐蚀,提高催化剂的催化活性。Fe2O3是一种可见光催化材料,然而这种材料是自身腐蚀的。从大量文献出发,AgBr包裹Ag3PO4可以增强氧化物的活性,提高催化材料的催化活性。AgBr/Ag3PO4作为一种优良的复合催化剂,光腐蚀的情况仍然无法避免,因此可以开发一种稳定的催化剂作为掺杂剂,提高材料的稳定性[1112]。本文尝试用AgBr/Ag3PO4包裹Fe2O3制成复合催化剂AgBr/Ag3PO4/Fe2O3,并研究其降解特性。
影响可见光催化降解活性的因素可以分为外因和内因,外因包括催化剂的投加量、溶液pH、无机盐离子效应、光照强度、温度等外部因素,而内因则是指催化剂的晶体结构、密度等。制备新型可见光催化剂时需要考虑内因,研究可见光催化剂的催化性能时需要考虑外因,考虑这些因素有利于提高污染物的降解率。
诺氟沙星是一种喹诺酮类抗生素,被广泛应用于医药领域及水产养殖业。近年来,由于医疗垃圾的不合理处置以及大量的诺氟沙星并不能被人类和牲畜吸收代谢,诺氟沙星等抗生素被排入环境中,对环境产生了巨大的危害,最终对人类的生存和健康造成巨大的威胁[1318]。因此,寻找合适的降解技术降解诺氟沙星非常重要,也将为其他种类的抗生素降解方法提供参考依据。
本文将从以下几个方面对可见光催化降解诺氟沙星作出讨论:
催化剂AgBr/Ag3PO4/Fe2O3的制备,以及对比催化剂AgBr/Ag3PO4/Fe2O3、AgBr/Ag3PO4、Fe2O3的降解性能,筛选出效果最好的催化剂进行下一步的实验;
探究影响可见光催化降解诺氟沙星的主要因素,包括催化剂的投加量、溶液pH、无机盐离子、腐殖酸HA;
探究催化剂的降解机理。
1 材料与方法

原文链接:http://www.51jrft.com/hxycl/hxyhj/68434.html