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经济社会的快速发展带来了一系列的环境问题。其中水污染日益严峻,随着科技的进步,我们从水中检测到的有机污染物种类越来越多,也受到了越来越多的关注。众所周知,青霉素是20世纪科学史上最伟大的发现之一,也是第一种被发现的抗生素。抗生素被广泛的应用于医疗、农业和畜牧业中。随着抗生素的大量使用,导致各种设施(如污水处理厂、农场和医院)不断排放抗生素到水环境中,对饮用水安全和生态安全造成潜在危害,为了解决水环境中抗生素污染的问题,越来越多的研究关注水中抗生素的高效去除。基于此背景,本研究制备了两种纳米复合材料应用于水中抗生素的去除。
本文研究的主要内容包括以下两个部分:
(1)石墨相氮化碳负载普鲁士蓝类似物的合成及其光辅助活化PMS降解甲硝唑
将三聚氰酸、三聚氰胺和聚乙烯亚胺分散到水溶液中得到氮化碳前驱体,用十二烷基苯磺酸钠、四水合乙酸钴反应得到的钴氰酸钴普鲁士蓝类似物,将普鲁士蓝类似物和氮化碳以1:12.5的质量比配成溶液混合后,放入管式炉中煅烧得到普鲁士蓝类似物负载的石墨相氮化碳(PB-Co-g-C3N4)。通过一系列的表征如SEM、TEM来观察分析材料的形貌和结构,用XRD、XPS等表征方法来分析材料的晶体结构、元素组成和化合价。在可见光下,以甲硝唑(MTZ)为目标污染物来探究材料的光催化降解的性能。实验研究发现PB-Co-g-C3N4降解甲硝唑的效果比纯的g-C3N4降解效果显著提高。本实验进一步探究了初始溶液的pH值、不同材料、氧化剂量的浓度、催化剂量的浓度等对降解MTZ废水的影响,PB-Co-g-C3N4对MTZ最佳的降解条件:pH=6,催化剂浓度为0.2g/L,PMS的浓度为0.4g/L,MTZ的浓度为20mg/L,在15min时PB-Co-g-C3N4对MTZ的降解效率能高达98%,并且PB-Co-g-C3N4材料具有优异的循环和稳定性能。
(2)CB-NR-Co纳米材料的合成及活化PMS降解磺胺甲恶唑
将整块的墨鱼骨切成小块、水洗、煮沸、烘干和研磨,得到的墨鱼骨粉末再吸附模拟被中性红染料和重金属Co污染的废水,抽滤、烘干得到红色粉末,放在管式炉中煅烧,获得一个新型的纳米复合材料(CB-NR-Co)。通过SEM、TEM表征来观察材料的形貌结构特征,使用XRD、XPS等表征手段来分析材料的晶体组成和元素组成以及价态。以SMX为目标污染物,用CB-NR-Co材料催化降解SMX来探究CB-NR-Co的性能。本实验探究了初始溶液的pH值、不同材料、催化剂量的浓度、氧化剂量的浓度等对降解SMX废水的影响,得到它的最佳降解条件是:pH=8,催化剂浓度为0.3g/L,PMS浓度为0.3g/L,SMX浓度为20mg/L,在15min时CB-NR-Co对SMX的降解效率能高达99.8%,最终能降解完全。最后通过5次循环实验验证该材料的循环性能,实验结果表示该材料具有良好的稳定性和可重复利用性。
本文研究的主要内容包括以下两个部分:
(1)石墨相氮化碳负载普鲁士蓝类似物的合成及其光辅助活化PMS降解甲硝唑
将三聚氰酸、三聚氰胺和聚乙烯亚胺分散到水溶液中得到氮化碳前驱体,用十二烷基苯磺酸钠、四水合乙酸钴反应得到的钴氰酸钴普鲁士蓝类似物,将普鲁士蓝类似物和氮化碳以1:12.5的质量比配成溶液混合后,放入管式炉中煅烧得到普鲁士蓝类似物负载的石墨相氮化碳(PB-Co-g-C3N4)。通过一系列的表征如SEM、TEM来观察分析材料的形貌和结构,用XRD、XPS等表征方法来分析材料的晶体结构、元素组成和化合价。在可见光下,以甲硝唑(MTZ)为目标污染物来探究材料的光催化降解的性能。实验研究发现PB-Co-g-C3N4降解甲硝唑的效果比纯的g-C3N4降解效果显著提高。本实验进一步探究了初始溶液的pH值、不同材料、氧化剂量的浓度、催化剂量的浓度等对降解MTZ废水的影响,PB-Co-g-C3N4对MTZ最佳的降解条件:pH=6,催化剂浓度为0.2g/L,PMS的浓度为0.4g/L,MTZ的浓度为20mg/L,在15min时PB-Co-g-C3N4对MTZ的降解效率能高达98%,并且PB-Co-g-C3N4材料具有优异的循环和稳定性能。
(2)CB-NR-Co纳米材料的合成及活化PMS降解磺胺甲恶唑
将整块的墨鱼骨切成小块、水洗、煮沸、烘干和研磨,得到的墨鱼骨粉末再吸附模拟被中性红染料和重金属Co污染的废水,抽滤、烘干得到红色粉末,放在管式炉中煅烧,获得一个新型的纳米复合材料(CB-NR-Co)。通过SEM、TEM表征来观察材料的形貌结构特征,使用XRD、XPS等表征手段来分析材料的晶体组成和元素组成以及价态。以SMX为目标污染物,用CB-NR-Co材料催化降解SMX来探究CB-NR-Co的性能。本实验探究了初始溶液的pH值、不同材料、催化剂量的浓度、氧化剂量的浓度等对降解SMX废水的影响,得到它的最佳降解条件是:pH=8,催化剂浓度为0.3g/L,PMS浓度为0.3g/L,SMX浓度为20mg/L,在15min时CB-NR-Co对SMX的降解效率能高达99.8%,最终能降解完全。最后通过5次循环实验验证该材料的循环性能,实验结果表示该材料具有良好的稳定性和可重复利用性。