论文部分内容阅读
近年来,随着水产养殖业与畜牧业的快速发展,抗生素作为兽药的使用范围和用量日益増大并且存在抗生素药物滥用的问题。臭氧催化氧化法因其具有氧化能力强、反应时间短、设备简单等诸多优点被广泛应用于抗生素废水的处理过程中。本论文以廉价天然生物复合材料牡蛎壳为催化剂载体,采用湿式浸渍法成功制备了臭氧催化剂,用于环丙沙星(Cirprofloxacin,CIP)废水的降解。通过对催化剂的浸渍液浓度、焙烧温度和焙烧时间等制备条件进行优化,得到最优制备条件为浸渍液浓度0.3 mol·L-1,焙烧温度500℃,焙烧时间3 h,该制备条件下得到的催化剂对CIP的降解有着很好的催化性能。通过SEM、EDX、XRD、BET和XPS等多种分析手段对催化剂进行表征,得到了催化剂的形貌特点、结构特征以及元素组成。将实验制得催化剂应用于CIP的降解,对污染物初始浓度、催化剂投加量、反应时间等反应条件进行了优化,当污染物初始浓度为10 mg·L-1,催化剂投加量为2.0 g,反应时间为50 min时,CIP的降解实现最优化,此时CIP的去除率为98.84%,TOC去除率为62.33%,该结果明显优于单独臭氧氧化过程。为了明确作用机制,对比分析臭氧直接氧化和·OH间接氧化的区别,通过添加·OH捕获剂NaHSO3对实验的影响进行探究,结果发现,臭氧催化氧化过程CIP的降解效率得到明显抑制,由此可以认为,该过程中·OH的间接氧化对CIP的降解起着至关重要的作用。采用HPLC-MS/MS联用技术对CIP的降解产物进行分析共得到7种降解产物,并初步提出了CIP可能的降解途径,分析认为在臭氧催化氧化过程中,CIP分子结构中哌嗪侧链的氧化为CIP降解的主要反应过程。通过对催化剂进行四次重复利用判断催化剂的稳定性能,结果表明经过反复使用后的催化剂仍保持着较高的催化活性,且结构特征并未发生明显改变,由此可以说明催化剂具有很好的稳定性。本实验中制备的催化剂性能稳定、廉价易得,对目标污染物CIP具有很好的降解效率,因此在对难降解有机污染物的去除方面具有很好的实际应用价值。