纳米ZnO-石墨烯处理抗生素类制药废水的研究

发布时间：2017-04-14 03:11

  本文关键词：纳米ZnO-石墨烯处理抗生素类制药废水的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：抗生素废水是当前废水处理的一大难题,被排入自然界中的抗生素严重污染水体环境,对生态环境造成污染,也对人类身体健康造成巨大伤害。目前国内外学者对石墨烯与ZnO报道颇多,在降解染料废水、重金属离子效果良好。但将其应用在处理抗生素废水方面的研究较少,所以本文研究ZnO、ZnO/RGO对头孢他啶、盐酸四环素的去除效率。氧化石墨烯(GO)的制备与表征：采用改进Hummers方法以天然石墨为原料制备得到氧化石墨烯。将所得氧化石墨烯通过XRD、TEM进行晶体结构进行表征。XRD图谱中氧化石墨烯在20=10.2°左右出现了一个较强的衍射峰,说明Hummers方法可以有效剥离出氧化石墨烯层。样品SEM表征图谱可见,天然石墨经过强氧化作用已被剥离成为层状氧化石墨烯层。纳米氧化锌(ZnO)的制备及其光催化性能研究：通过醇热法在500℃高温煅烧下,制备纳米氧化锌,并通过XRD、SEM、FT-IR对其晶体结构形貌进行表征。纯纳米ZnO的对头孢他啶降解率在pH为8,反应时间为80min,纳米ZnO投加量为15mg/50mL时可以达到62.5%左右；盐酸四环素降解效率在pH为8,反应时间为100min,纳米ZnO投加量为15mg/50mL时可达到68.45%左右,可见纳米ZnO对光催化降解效率有限,并且催化剂在5次重复利用后,降解率急剧下降,说明纳米ZnO由于其自身多次反应后,较易团聚,光生电子-空穴对速度降低,从而光催化效率不稳定。纳米氧化锌/石墨烯复合光催化剂(ZnO/RGO)的制备及其光催化性能研究：利用水热法成功制备了纳米ZnO/RGO复合光催化降解材料,并通过XRD、SEM、FT-IR、TG对其晶体结构进行表征。对ZnO/RGO复合光催化材料降解性能进行研究,结果表明,其对头孢他啶降解率在pH为7,反应时间为100min,纳米ZnO/RGO投加量为20mg/50mL时可达89.04%；在pH为8,反应时间为100min,纳米ZnO/RGO投加量为20mg/50mL时对盐酸四环素降解率可达93.87%,纳米ZnO与RGO复合大大降低了其自身的团聚,极大程度上改善了纳米ZnO的催化性能,提高了其降解效率。由于石墨烯是电子受体,为溶液中电子的传输提供了高效的载体,抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了复合物的光催化性能。同时对降解材料进行五次重复利用实验,在五次循环内,纳米ZnO/RGO的光催化性能降低较少,说明纳米ZnO/RGO较纯纳米ZnO性质稳定,可被多次进行催化反应,催化效率较高。本文通过纯ZnO与ZnO/RGO对抗生素废水处理效果进行对比,所制备的复合材料是抗生素废水处理的良好的催化剂,最大去除率在93.87%左右,在实际抗生素废水处理方面有广泛的应用前景。
【关键词】：光催化 ZnO GO 石墨烯复合材料(ZnO/RGO) 抗生素废水
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X787
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 半导体光催化机理概述11-12
• 1.3 ZnO综述12-13
• 1.3.1 ZnO的概述12
• 1.3.2 ZnO的应用及发展现状12
• 1.3.3 纳米ZnO的制备方法12
• 1.3.4 提高纳米ZnO光催化性能的方法12-13
• 1.4 石墨烯和氧化石墨烯13-14
• 1.4.1 石墨烯的结构及性质13
• 1.4.2 石墨烯的制备13-14
• 1.4.3 氧化石墨烯的结构和性质14
• 1.5 抗生素废水的处理方法14-15
• 1.5.1 生物处理技术15
• 1.5.2 物理处理方法15
• 1.5.3 化学处理技术15
• 1.6 本文的目的、意义及内容15-17
• 2 氧化石墨烯的制备与表征17-22
• 2.1 实验部分18-19
• 2.1.1 实验试剂18
• 2.1.2 仪器与设备18
• 2.1.3 氧化石墨烯(GO)的制备18
• 2.1.4 氧化石墨烯(GO)的表征18-19
• 2.2 实验表征结果与讨论19-20
• 2.2.1 XRD表征结果19-20
• 2.2.2 SEM表征结果20
• 2.3 本章小结20-22
• 3 纳米氧化锌的制备及光催化性能研究22-36
• 3.1 实验部分22-26
• 3.1.1 实验试剂22
• 3.1.2 仪器与设备22
• 3.1.3 纳米氧化锌的制备22-23
• 3.1.4 纳米氧化锌的结构、形貌测试表征23-24
• 3.1.5 纳米氧化锌对头孢他啶的光催化性能测试24-25
• 3.1.6 纳米氧化锌对盐酸四环素的光催化性能测试25-26
• 3.1.7 光催化剂重复性分析26
• 3.2 实验结果与讨论26-35
• 3.2.1 纳米氧化锌的XRD、SEM、FT-IR测试表征26-28
• 3.2.2 纳米氧化锌对头孢他啶的光催化性能测试28-31
• 3.2.3 纳米氧化锌对盐酸四环素的光催化性能测试31-34
• 3.2.4 催化剂重复性考察34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 ZnO/RGO的制备及光催化性能研究36-49
• 4.1 实验部分36-38
• 4.1.1 实验试剂36-37
• 4.1.2 仪器与设备37
• 4.1.3 纳米氧化锌/石墨烯(ZnO/RGO)的制备37
• 4.1.4 ZnO/RGO的结构、形貌测试表征37-38
• 4.1.5 ZnO/RGO对头孢他啶的光催化降解38
• 4.1.6 ZnO/RGO对盐酸四环素的光催化性能测试38
• 4.1.7 催化剂重复性分析38
• 4.2 实验结果与讨论38-48
• 4.2.1 ZnO/RGO的XRD、SEM、FT-IR、TG测试表征38-41
• 4.2.2 ZnO/RGO对头孢他啶的光催化性能测试41-44
• 4.2.3 ZnO/RGO对盐酸四环素的光催化性能测试44-47
• 4.2.4 催化剂重复性考察47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 讨论49-52
• 5.1 氧化石墨烯的制备49
• 5.2 纳米氧化锌的制备及光催化性能研究49-51
• 5.3 ZnO/RGO的制备及光催化性能研究51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-62
• 致谢62

【参考文献】

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本文编号：305070