论文部分内容阅读
随着工业的迅速发展,其生产废水已成为目前最主要的水体污染源和废水治理的难点之一。其中,制药废水由于急性毒性,遗传毒性,诱变作用,可生化性差,难降解等特点对公共卫生和环境产生了极大的影响,进而引发了人们广泛的关注。然而传统的废水处理工艺如沉降、过滤、混凝等,不足以去除这些药物残留物及其代谢产物。光电催化氧化技术由于具有工艺简单、反应条件温和、降解速率快且应用范围广泛、无二次污染等优点,成为目前水处理技术的研究热点和备受瞩目的环保技术之一。本论文以抗生素类药物盐酸黄连素为研究对象,从光电组合方式,二维和三维粒子电极光电反应器的构建和性能研究三方面着手,系统的对光电催化反应的工艺条件进行优化并对其机理进行探究。具体研究了五种光电组合方式对盐酸黄连素降解的影响,并得出在悬浮态二维光电催化体系下,将光源置于极板中间、反应液面以下时,光电协同效果和催化降解性能最好。其主要机理为光生空穴(h+)直接氧化有机物,超氧阴离子自由基(O2-),硫酸根自由基(SO4-),羟基自由基(·OH)间接氧化有机物,反应开始时h+和·OH是最主要的活性物质,一段时间后SO4-和O2-起主要作用。通过计算机模拟,得出ESR谱图的g值为2.0046,等强度的六线谱为C中心的自由基与DMPO加和的信号,其超精细分裂常数AN为1.554 mT,AH为2.306 mT;峰强比为1:2:2:1的四线谱为DMPO-OH加合物的信号,其AN与AH均为1.491 mT;峰强比为1:1:1的三线谱为DMPO变质形成的N中心的自由基信号,其AN为1.479 mT。此外,通过Fe203负载的石墨和Ti02涂覆的玻璃珠构建了高效、稳定的三维粒子电极光电催化反应器。其在酸性条件下降解效果最好,使用6次后仍然很稳定。紫外光照射使Ti02和Fe203产生了大量光生电子和空穴,增加了电荷载流子的浓度,Ti02和Fe203的同时使用有效抑制了光生电子-空穴对的复合,增加了光电流强度。外加电压促使电子经Ti02,Fe203和工作电极到达对电极,极大提高了光生载流子的寿命,空穴和电子可与H2O,O2等反应产生·OH和O2-,同时电子还可将Fe3+还原,Fe3+/Fe2+在催化剂表面的循环反应促进了 Fenton反应的进行,使·OH增加,进而加速有机物的降解。