磷钨酸—钛复合催化剂对水体中磺胺类物质的降解特性研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rainbow03262009
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随着工业不断发展和人类生活质量不断提高,越来越多持久性有机污染(Persistent Organic Pollutants,POPs)进入水体,这类物质在水环境中具有持久性、难降解、高毒性等特点,通过食物链聚积并对人体健康及环境造成严重危害。抗生素是一类典型的难降解持久性有机污染物,在水环境中不断被检出。目前,高级氧化技术是一种降解水体中持久性有机污染物的有效技术,在抗生素类药物降解方面己得到广泛研究。本文自制了一种改性高效复合光催化剂H3PW12O40/TiO2(简称PW12/TiO2),同时选取水环境中广泛存在的两种磺胺类抗生素——磺胺间甲氧嘧啶(sulfamonomethoxine,SMM)和磺胺二甲嘧啶(sulfadimidine,SM2)为研究对象,采用光催化氧化技术对磺胺类抗生素进行降解研究,分析该催化剂在光催化降解磺胺类物质过程中的影响因素及作用机制,探讨降解过程中的机理,旨在为水环境中POPs的高效控制提供理论基础与技术参考。研究得出以下结论:1.在制备复合催化剂的过程中,磷钨酸与TiO2的质量比为0.35,焙烧温度为500℃,焙烧时间为2h时,合成的复合催化剂为典型锐钛矿型TiO2,平均孔径4.737nm,比表面积104.875 m2/g,具有良好的导电性和稳定性,在125W高压汞灯下具有良好的光催化活性,可对磺胺类抗生素进行有效的降解。2.利用该光催化体系对SMM和SM2进行降解特性研究,确定最佳降解条件为:催化剂投加量为1.0g/L,pH为中性,初始质量浓度小于10mg/L,反应时间为1h时,在该条件下磺胺类抗生素的降解率均超过99%,且降解过程均符合一级动力学方程。3.水体中常见离子对SMM和SM2降解效果产生了影响,其中SO4-2-和NO3-对该降解无明显影响;HCO3-和Fe3+在浓度小于0.1mM时无影响,超过该范围时可产生抑制作用;Cl-、Cu2+和Mn2+在浓度小于0.05mM时,对降解无影响,超过该范围时有抑制作用;当腐殖质存在时,应尽量预先去除以保证光催化性能的优良。4.磺胺类抗生素的光催化降解过程中,羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O2-)为活性基团,其中·O2-占主导地位。当光催化反应时长超过3h时,目标降解液中TOC的去除率显著增大,且对藻类以及大肠杆菌的毒性大幅降低。
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