泡沫镍修饰电极的构建及电化学降解呋喃西林

发布时间：2020-03-29 14:07

【摘要】：抗生素排放到环境中会增加生态系统的耐药性,给水生生物乃至人类健康带来潜在威胁。呋喃西林(NFZ)作为一种低成本、高效的广谱抗菌药物,广泛应用于畜牧业和水产养殖业中胃肠道和皮肤病的治疗。然而,滥用抗生素会对环境产生影响,使人类致病的微生物产生耐药性。由于抗生素对传统水处理中微生物有抑制作用,在污水处理厂中很难用常规方法有效地去除抗生素,含硝基呋喃类抗生素的水经常被排放到环境中。由于电化学方法具有环保和高效的特性,被认为是最有效的预处理技术之一,而电极在电化学技术中发挥重要作用,因此,本文主要内容如下:(1)采用一步电沉积的方法将氧化石墨还原成还原石墨沉积在泡沫镍上,制备出石墨烯-泡沫镍电极,对呋喃西林在电极表面的降解性能及降解路径进行了研究。通过循环伏安法和电化学阻抗分析证实沉积的石墨烯能加速了电子从阴极表面到呋喃西林的传递。而且在-1.25 V的电压下,30 min内呋喃西林(浓度为20mg dm~(-3))降解效率能达到99%以上,与单独的泡沫镍电极降解相比(0.0186min~(-1)),有较高的反应速率常数(0.1297 min~(-1))。同时,电势、pH、溶液中溶氧量和呋喃西林初始浓度对石墨烯-泡沫电极的降解呋喃西林均有影响。其反应首先是硝基(-NO_2),C=N键和N-N键被还原产生含呋喃的环状产物,然后转化为开环线型产物。在石墨烯-泡沫镍泡沫电极上的呋喃西林还原主要是电子的直接还原。该电极在循环18个周期后,去除率在1 h内仍然达到98%,并且阴极降解过程可以消除呋喃西林的抗菌活性。(2)采用电沉积的方法在泡沫镍表面沉积钯,制备钯-泡沫镍电极。在-1.25V的电压下,呋喃西林(浓度为20 mg dm~(-3))在1 h内降解效率达到99%,且随着阴极电势从-0.35 V到-1.25 V,呋喃西林的去除速度越快,效率越高,而且适用于处理不同浓度的呋喃西林,与石墨烯-泡沫镍电极相比,钯-泡沫镍电极还原呋喃西林的还原途径和还原产物相同,阴极降解过程可以消除呋喃西林的抑菌性,但是在钯-泡沫镍电极呋喃西林更倾向于产生开环产物,且呋喃西林的还原主要是间接还原为主。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O646.54

【参考文献】