【摘 要】
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抗生素因被广泛使用而被不断注入到环境中,成为环境中广泛存在的一类新型污染物。高级氧化技术具有高效、简便、二次污染少等特点,因此被广泛用于有机污染物的降解。本论文以氟甲喹(FLU)和磺胺甲氧哒嗪(SMP)两种抗生素为研究对象,从光催化降解和光氧化降解两个方面对其进行研究。具体从以下三个方面展开:(1)采用热分解法合成了三种氮掺杂的TiO_2光催化剂,以FLU作为目标污染物,评估了所制备催化剂的光催化
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抗生素因被广泛使用而被不断注入到环境中,成为环境中广泛存在的一类新型污染物。高级氧化技术具有高效、简便、二次污染少等特点,因此被广泛用于有机污染物的降解。本论文以氟甲喹(FLU)和磺胺甲氧哒嗪(SMP)两种抗生素为研究对象,从光催化降解和光氧化降解两个方面对其进行研究。具体从以下三个方面展开:(1)采用热分解法合成了三种氮掺杂的TiO2光催化剂,以FLU作为目标污染物,评估了所制备催化剂的光催化性能。采用SEM、XRD、XPS、Raman和UV-Vis-DRS等对其进行了表征。在模拟太阳光照射下,以硝酸铵为氮源的氮掺杂二氧化钛(TiO2/AN)的光催化活性比其他两个高,光照4 h后,FLU的去除率达100%。光生空穴(h+)和羟基自由基(HO·)是参与FLU光催化降解的主要活性物种。采用LC/MS/MS技术检测到8种FLU的降解产物,由此推测了其降解路径。(2)采用热分解法合成了B、N共掺杂TiO2(B-N/TiO2)光催化剂。采用XRD、BET、FT-IR、UV-vis-DRS、XPS、SEM和Raman等多种手段对制备的催化剂进行了表征。BET测定结果表明,B-N/TiO2比未掺杂及N单掺杂的TiO2样品具有更高的比表面积。XPS分析结果表明,B原子主要分布在TiO2的间隙位置。以FLU为目标污染物,在模拟太阳光照射下,对制备的催化剂进行了光催化性能评价。B-N/TiO2表现出高效的光催化性能、良好的稳定性和循环使用性。淬灭实验结果表明:超氧自由基和光生电子在光催化降解FLU过程中起主要作用。另外,采用LC/MS/MS技术识别了16种降解中间产物,由此提出了FLU三种可能的降解途径。(3)采用UV/Co(Ⅱ)/过一氧硫酸盐(PMS)均相体系研究了水溶液中SMP的降解动力学和降解机理。对11种磺胺类药物在模拟太阳光下的直接光降解的研究结果发现,SMP的直接光解较慢。随后,对SMP在UV/Co(Ⅱ)/PMS反应体系中的氧化降解进行了系统研究。结果表明:在SMP、PMS和Co(Ⅱ)的初始摩尔比为1:150:5的最佳条件下,初始浓度为0.071 m M的SMP在光照20 min后,其去除率可达95.2%。同时考察了水中共存阴离子对SMP降解的影响。淬灭实验结果表明,HO·是导致SMP降解的主要活性物质。另外,识别了8种降解中间产物,并由此推测SMP的降解主要通过芳环上的羟基化、脱SO2、-NH2基团氧化和N-S键裂解完成。
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