【摘 要】
:
土霉素(OTC)作为一种广泛应用于医药和畜牧业的广谱抗生素,其不合理的使用导致在众多水环境中被频繁检测出,同时OTC能够在环境中长期存在,从而对生态环境及人体健康造成潜在的威胁。Cr(Ⅵ)作为一种具有毒性的重金属,能够通过电镀、制革等行业的废水进入环境中,在生物体内不断富集,最终通过食物链进入人体,影响人体健康。光催化技术对有机污染物及重金属有着较高的去除性能。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种非
【基金项目】
:
国家自然科学基金(编号:42077141);
论文部分内容阅读
土霉素(OTC)作为一种广泛应用于医药和畜牧业的广谱抗生素,其不合理的使用导致在众多水环境中被频繁检测出,同时OTC能够在环境中长期存在,从而对生态环境及人体健康造成潜在的威胁。Cr(Ⅵ)作为一种具有毒性的重金属,能够通过电镀、制革等行业的废水进入环境中,在生物体内不断富集,最终通过食物链进入人体,影响人体健康。光催化技术对有机污染物及重金属有着较高的去除性能。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种非金属新型光催化材料,具有稳定性好以及对可见光响应等优点,但同时也存在许多缺点,例如电子-空穴复合率高等。将g-C3N4与其他半导体结合可以有效克服其电子-空穴复合率高的缺点。金属铁氧体(MFe2O4,M=Mn,Co,Ni……)作为一种具有铁磁性和化学稳定性的半导体材料,将其与g-C3N4结合可实现增强其光催化性能的目的。因此本研究以MnFe2O4为MFe2O4代表,将其与g-C3N4复合,形成异质结,并对制备的材料进行表征说明。以OTC为目标污染物,验证了改性材料对于OTC降解的有效性。同时,模拟OTC、Cr(Ⅵ)共存环境,探究改性材料对OTC和Cr(Ⅵ)的协同氧化还原作用。主要结果如下:(1)对g-C3N4、MnFe2O4以及MnFe2O4/g-C3N4进行制备和表征。使用一步合成法以三聚氰胺为前驱体成功制备MnFe2O4/g-C3N4复合材料,并对其进行表征。XRD、SEM以及FT-IR结果都表明MnFe2O4成功负载在g-C3N4上,且负载后g-C3N4的结构未发生明显改变;UV-vis-DRS、PL及EIS图谱表明改性后的材料有效地改善了g-C3N4的光学性能,提高了对太阳光的利用率,增强了光催化效率;BET结果证明改性后的材料活性位点增加;热稳定性及磁性测试表明制备的催化剂具有较强的稳定性与超顺磁性。(2)MnFe2O4/g-C3N4光-芬顿氧化OTC的性能评估。制备的MnFe2O4/g-C3N4可以通过光-芬顿反应降解水中的OTC。当MnFe2O4占比为30%时其对OTC的降解效率最佳,达90.7%,单一MnFe2O4降解效率为80.5%、单一g-C3N4降解效率为9.9%。试验证明,OTC的分解主要是由体系中的h+推动的;且OTC的降解过程中主要发生了去甲基、脱氨基等反应。同时,通过重复性试验证明了制备的复合材料具有良好的重复利用性,且金属浸出率较低,不会对环境造成二次污染。(3)MnFe2O4/g-C3N4同步催化OTC氧化和Cr(Ⅵ)还原的性能评估。MnFe2O4/g-C3N4光-芬顿体系可以同时对溶液中的OTC及Cr(Ⅵ)进行氧化还原,结果表明,OTC初始浓度为30 mg L-1、Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg L-1时,该体系对OTC及Cr(Ⅵ)的同步降解效率均为最佳,对OTC的降解效率为99.9%,对Cr(Ⅵ)的降解效率为99.1%。在协同反应过程中推动OTC降解的主要活性物质为h+,而还原Cr(Ⅵ)的活性物质主要为e-,同时OTC及Cr(Ⅵ)的共存环境能够抑制体系中电子-空穴对的复合,从而加快对OTC及Cr(Ⅵ)的氧化还原。在共存环境中OTC的降解也主要是通过去甲基、脱氨基以及开环反应实现的,而Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ)。重复试验证明,在共存环境中MnFe2O4/g-C3N4同样具有优异的可重复性能,且反应后催化剂的形态结构没有发生明显的变化。
其他文献
随着抗生素在我国使用越来越广泛,其所引起的水污染问题也逐渐严重。非均相Fenton法是目前研究较多的用于高效去除水中抗生素的一种高级氧化技术,本研究通过蒸发诱导自组装的方法制备了Cu Ox/γ-Al2O3非均相催化剂,以一种较为常见的头孢类抗生素头孢氨苄作为目标污染物,考察了非均相催化剂降解头孢氨苄的性能和催化剂的稳定性,通过DFT计算研究了头孢氨苄在催化剂表面的吸附情况,并且通过实验和DFT计算
染料废水的色度深,可生化性差。吸附、膜过滤和生物处理等传统水处理工艺难以高效地分解矿化染料分子,对人类健康以及生态环境造成严重威胁。电芬顿技术能通过两电子氧还原(2e-ORR)原位产生无选择性的强氧化物羟基自由基(·OH),是处理染料废水的有效方法之一。但是H2O2合成性能差,电流效率低,能耗高以及需要金属催化剂等缺点限制了它的实际应用。本文基于非均相电芬顿技术,采用二步炭化法将废弃生物质制成氮掺
随着城市化和工业化的快速发展,各类有毒物质不断地释放进入水中造成的环境污染已成为世界范围内的一大问题。因此,迫切需要开发一种高效、安全和无二次污染的水处理技术。近年来,将光电催化(PEC)方法和其他技术(如UV/H2O2、芬顿反应)相结合起来的新型高级氧化技术引起了研究者们的关注。PEC联合降解技术的核心是设计一种高效稳定、成本低廉和环境友好的光阳极。在各种半导体材料中,BiVO4由于具有合适的窄
全氟辛酸(PFOA)是一种极难降解的有机污染物,伴随着其制品(如不粘锅涂层、防水膜、耐腐蚀管道等)的广泛使用,PFOA逐渐扩散到环境中,并在生物体内出现累积,其污染治理已迫在眉睫。微生物电芬顿技术是一种新型去污技术,将传统芬顿技术和微生物燃料电池相结合,可原位生成H2O2,并在Fe2+催化下产生大量具有强氧化性的羟基自由基(·OH),可用于氧化有机污染物。过硫酸钠作为一种强氧化剂,也常用于各种有机
过硫酸盐(PDS)或过氧化氢(H2O2)单一氧化剂体系能够很好的去除污染物,但通过研究发现,单一体系仅将污染物分解为小分子中间产物,其矿化能力有限。因此基于过硫酸盐和过氧化氢的双氧化剂体系应运而生,双氧化剂体系能够克服传统芬顿体系中H2O2分解过快的问题,又能解决过硫酸盐体系对污染物矿化程度不够的问题。目前对于双氧化剂体系去除污染物的研究较少,因此,本文以偶氮染料活性艳红X-3B为试验对象,通过与
过氧化氢(H2O2)是一种重要的化学品,广泛用于医用消毒、工业纺织、化学品合成等领域。目前,蒽醌法是合成生成H2O2最常用的方法,但其存在反应条件复杂、操作安全性和环保性有限等不足。基于背景,电化学合成H2O2作为一种绿色安全的H2O2合成方法受到研究者关注。特别值得注意的是,近年来一种在含HCO3-水相电解液中电化学间接氧化水合成H2O2的新型方法备受国内外研究者关注。当前,该方向大部分学者主要
在新技术和城市化两大浪潮的交织下,城市品牌建设涌现出了新的发展趋势。当城市间的竞争愈发激烈,实现城市高质量发展已成为各大城市的迫切需求,特别是在二三线城市间的竞争尤为明显。近年来,西安、重庆、成都、长沙等城市凭借互联网营销而快速出圈爆火,“网红”化的道路成为城市品牌传播的热潮。不少城市开始挖掘城市中的各类资源,试图打造各类“网红”场景来吸引聚集流量,撬动城市的发展。从城市的综合价值来看,企业是城市
针对真实TATB炸药废水有机物浓度高、难处理等问题,本文设计制备有机改性膨润土和AC-MgO复合材料两种吸附剂。分别研究两种吸附剂对TATB炸药废水的处理效果及吸附工艺参数;为进一步提高废水处理效果,研究吸附法加芬顿法联合工艺处理废水的可行性,并探究废水处理效果的影响因素。用XRD、FTIR、SEM和比表面积及空隙度分析仪对有机膨润土进行表征分析,研究膨润土层间距、表面官能团、表面形貌、比表面积和
受到经济全球化的影响和外来思想文化的冲击,大学生思想政治教育受到了前所未有的挑战。特别是西方资本主义腐朽文化的侵蚀,削弱了当代大学生的理想信念,阻碍了他们在“拔节孕穗期”的成长。因此,将中国共产党的百年党史融入大学生思想政治教育,不仅可以坚定当代大学生的理想信念,还能培养他们树立正确的世界观、人生观、价值观。高标准、高质量地在大学生思想政治教育中开展党史教育具有重要的理论和现实意义。基于此,本文开