改性钒酸铋复合氧化锌光催化剂对水中四环素的降解研究
发布时间：2021-08-03 21:49
四环素（TC）是一种常用的抗生素类药物,由于其广泛存在于养殖废水中且难以通过常规水处理技术完全去除,已在许多自然水环境中被检出,对人类或其他生物体的健康造成潜在威胁。光催化技术是一种能够处理水体中难降解有机物的清洁、高效的技术,因此,有必要开发出一种在可见光下具有高催化活性且经济环保的光催化剂用于水中四环素的降解。钒酸铋（BiVO4）是一种窄带隙光催化剂,它具有可见光响应高、化学性质稳定等优点,但也存在光生电子与空穴复合速率过快的缺点。为了提升BiVO4的应用空间,本研究利用BiVO4具有{010}晶面活性的特点对其进行晶面改性,并通过与氧化锌（Zn O）复合进一步提高了对四环素的降解能力,并探讨了该复合光催化剂降解水体中四环素的机理。具体的研究结论如下:（1）以三氯化钛（Ti Cl3）作为结构导向剂,通过水热法合成了一系列具有不同{010}晶面强度的BiVO4;并将Zn O纳米颗粒通过水热法原位生长在其表面,制备了一系列不同组分配比的BiVO4/Zn O...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
环境中四环素的来源和转移途径[14]
南京大学硕士学位论文第1章绪论4图1.2中国不同流域的抗生素生态毒理风险评价[16]。Figure1.2EcotoxicologicalriskassessmentofantibioticsinriversofChina[16].由于四环素被普遍应用在养殖业，因此四环素是养殖水体中最常见的抗生素之一。Wang等人在北京某养猪饲养场的废水样品中检测到四环素的含量为126.0~388.7μg/L[18]。养殖废水中的四环素若处理不当很可能进入土壤，并对土壤环境造成负面影响，Wu等人从位于北京、天津和嘉兴三个城市的九个养猪场附近的农田土壤采样，检测到土壤中的四环素抗性基因与土壤中残留的四环素浓度密切相关[19]。四环素抗性基因也是养殖废水中最常见的抗性基因，然而，在传统的厌氧处理养殖废水的过程中，四环素抗性基因很难被去除，甚至还会因厌氧污泥中吸附的大量四环素而出现增殖[20]。在长江三角洲饮用水处理厂中检测到的四环素抗性基因含量为105~106cpoies/ml，16S-rRNA的数量级为107~109cpoies/ml[21]。因此，为了减少四环素以及四环素抗性基因对人体健康的影响，寻找一种高效清洁的处理方式降解含四环素的废水是十分必要的。1.1.2水体中四环素的去除方法四环素是一种复杂的有机化合物，一般来说，其去除的途径有物理化学法、生物化学法和高级氧化法。
南京大学硕士学位论文第1章绪论7生化法在处理低浓度四环素废水上存在效率低、并可能引起四环素浓度上升的缺点，因此较少作为单一工艺使用，多与电化学工艺等耦合联用。例如，Li等人[36]将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）通过导电膜阴极结合，并在其中填充了颗粒状活性炭（GAC），既可以提高发电效率，又可以减少膜的结垢现象，与传统的膜生物反应器相比更加节能，出水水质也更好，在将四环素作为模型污染物时实现了90%以上的去除率。1.1.2.3高级氧化法高级氧化法（AdvancedOxidationProcess，简称AOPs）是一类通过将有机污染物直接氧化矿化，从而将其从水体中去除的方法，其特点是能够在反应过程中产生具有强氧化性的自由基，以达到将复杂大分子氧化分解成简单低毒小分子、进而完全矿化的目的。高级氧化法的优点在于反应速率快、能耗低、无二次污染。根据激发自由基方式的不同，可将高级氧化法分为光催化法、电催化法、芬顿法等。（1）光催化法半导体光催化剂在紫外光或可见光的激发下，当激发能量大于催化剂导带（CB）与价带（VB）之间的禁带宽度时，价带中的电子（e-）就会被激发至导带，同时在价带上形成空穴（h+），如图1.3所示；当光生电子和空穴迁移至光催化剂表面时，就能与催化剂表面吸附的物质发生氧化还原反应，进一步生成活性更高的自由基等中间体，这些高活性物质将复杂有机物降解成低毒小分子，这一过程被称为水处理中的光催化法。图1.3半导体光催化机理示意图[37]。Figure1.3Schematicdiagramofphotocatalyticmechanisminsemiconductors[37].
本文编号：3320396
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
环境中四环素的来源和转移途径[14]
南京大学硕士学位论文第1章绪论4图1.2中国不同流域的抗生素生态毒理风险评价[16]。Figure1.2EcotoxicologicalriskassessmentofantibioticsinriversofChina[16].由于四环素被普遍应用在养殖业，因此四环素是养殖水体中最常见的抗生素之一。Wang等人在北京某养猪饲养场的废水样品中检测到四环素的含量为126.0~388.7μg/L[18]。养殖废水中的四环素若处理不当很可能进入土壤，并对土壤环境造成负面影响，Wu等人从位于北京、天津和嘉兴三个城市的九个养猪场附近的农田土壤采样，检测到土壤中的四环素抗性基因与土壤中残留的四环素浓度密切相关[19]。四环素抗性基因也是养殖废水中最常见的抗性基因，然而，在传统的厌氧处理养殖废水的过程中，四环素抗性基因很难被去除，甚至还会因厌氧污泥中吸附的大量四环素而出现增殖[20]。在长江三角洲饮用水处理厂中检测到的四环素抗性基因含量为105~106cpoies/ml，16S-rRNA的数量级为107~109cpoies/ml[21]。因此，为了减少四环素以及四环素抗性基因对人体健康的影响，寻找一种高效清洁的处理方式降解含四环素的废水是十分必要的。1.1.2水体中四环素的去除方法四环素是一种复杂的有机化合物，一般来说，其去除的途径有物理化学法、生物化学法和高级氧化法。
南京大学硕士学位论文第1章绪论7生化法在处理低浓度四环素废水上存在效率低、并可能引起四环素浓度上升的缺点，因此较少作为单一工艺使用，多与电化学工艺等耦合联用。例如，Li等人[36]将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）通过导电膜阴极结合，并在其中填充了颗粒状活性炭（GAC），既可以提高发电效率，又可以减少膜的结垢现象，与传统的膜生物反应器相比更加节能，出水水质也更好，在将四环素作为模型污染物时实现了90%以上的去除率。1.1.2.3高级氧化法高级氧化法（AdvancedOxidationProcess，简称AOPs）是一类通过将有机污染物直接氧化矿化，从而将其从水体中去除的方法，其特点是能够在反应过程中产生具有强氧化性的自由基，以达到将复杂大分子氧化分解成简单低毒小分子、进而完全矿化的目的。高级氧化法的优点在于反应速率快、能耗低、无二次污染。根据激发自由基方式的不同，可将高级氧化法分为光催化法、电催化法、芬顿法等。（1）光催化法半导体光催化剂在紫外光或可见光的激发下，当激发能量大于催化剂导带（CB）与价带（VB）之间的禁带宽度时，价带中的电子（e-）就会被激发至导带，同时在价带上形成空穴（h+），如图1.3所示；当光生电子和空穴迁移至光催化剂表面时，就能与催化剂表面吸附的物质发生氧化还原反应，进一步生成活性更高的自由基等中间体，这些高活性物质将复杂有机物降解成低毒小分子，这一过程被称为水处理中的光催化法。图1.3半导体光催化机理示意图[37]。Figure1.3Schematicdiagramofphotocatalyticmechanisminsemiconductors[37].
本文编号：3320396
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3320396.html
教材专著
