钴铁复合催化剂活化过硫酸氢盐去除水中左氧氟沙星的研究
发布时间：2023-04-27 21:55
21世纪人类面临着严重的水污染问题,水污染治理的导向从“达标排放”向“水质再生”和“提标改造”发生转变。随着现代化建设进程推动,医、农、工业迅速发展导致水质复杂化。传统工艺对诸如内分泌干扰物、抗生素等药物、全氟类化合物等微量难降解有机物难以实现高效去除,而基于硫酸根自由基的非均相催化是该领域备受关注的新型处理技术。这种高级氧化技术可用于污水厂的深度处理既满足水质提升的需求又能解决出水中微量有机物残留的问题。催化剂催化活性和重复利用性的提升及对过硫酸氢盐的活化机制是有待完善和突破的研究内容。本文以左氧氟沙星(LEV)这种典型氟喹诺酮类抗生素为模型污染物,构建了钴铁复合催化剂活化过硫酸氢盐(PMS)的氧化体系,利用产生的强氧化物种对难降解有机物实现高效去除。在催化剂的制备优化与表征、催化氧化体系的影响因素分析和降解机制等方面开展了工作。为评价该体系作为污水深度处理单元的工程应用性,本研究考察了该体系在污水厂二沉池出水中的杂质竞争环境下的适用性。首先,本文采用单因素试验法结合LEV的降解与表征分析,优选制备条件为0.5 mol/L NaOH浓度和600℃的煅烧温度。并合成了不同钴铁摩尔比的复...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 水环境中抗生素污染及迁移转化
1.1.1 水环境中的抗生素污染现状
1.1.2 抗生素的迁移及危害
1.2 水中抗生素的处理技术研究现状
1.2.1 物理法
1.2.2 生物法
1.2.3 高级氧化法
1.3 污水处理厂中抗生素的去除特征
1.3.1 污水厂传统处理工艺对抗生素的去除
1.3.2 污水厂深度处理单元对抗生素的去除
1.4 基于硫酸根自由基高级氧化技术(SR-AOPs)的研究现状
1.4.1 过硫酸氢盐活化技术研究进展
1.4.2 钴铁复合催化剂活化PMS的研究现状
1.5 选题依据及研究内容
1.5.1 选题依据及意义
1.5.2 研究内容及技术路线
2 试验材料与方法
2.1 试验材料与仪器
2.1.1 试验药品
2.1.2 试验仪器
2.2 试验方法
2.2.1 材料合成方法
2.2.2 钴铁催化剂活化PMS去除水中LEV的试验
2.2.3 催化剂的重复利用试验
2.2.4 自由基猝灭试验
2.2.5 钴铁催化剂活化PMS去除二沉池出水中LEV的试验
2.3 分析检测方法
2.3.1 LEV的检测方法
2.3.2 无机阴离子的检测方法
2.3.3 有机产物的检测方法
2.3.4 金属离子的检测方法
2.3.5 总有机碳(TOC)的检测方法
2.3.6 有机污染综合指标检测方法
2.4 材料的表征方法
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 扫描/透射电镜(SEM/TEM)
2.4.3 比表面积(BET)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.5 磁滞回线(VSM)
2.4.6 ZETA电位
3 钴铁复合催化剂的制备优化与表征
3.1 钴铁复合催化剂的制备优化
3.1.1 NaOH浓度的优化
3.1.2 煅烧温度的优化
3.1.3 钴铁复合比例的优化
3.2 钴铁复合催化剂的表征
3.2.1 X射线衍射(XRD)
3.2.2 扫描/透射电镜(SEM/TEM)
3.2.3 比表面积分析(BET)
3.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
3.2.5 磁性分析(VSM)
3.3 本章小结
4 Co3O4/CoFe2O4活化PMS降解LEV的效能及影响因素
4.1 不同体系中LEV的去除效能
4.2 氧化体系中反应条件的影响因素研究
4.2.1 催化剂投加量
4.2.2 氧化剂投加量
4.2.3 初始浓度
4.2.4 反应温度
4.2.5 溶液pH
4.3 氧化体系中水质成分的影响因素研究
4.3.1 共存无机阴离子
4.3.2 金属阳离子
4.3.3 天然有机物
4.4 催化剂的稳定性和重复利用性评价
4.5 本章小结
5 Co3O4/CoFe2O4活化PMS降解LEV的机理探讨
5.1 活性氧化物种分析
5.2 LEV降解的有机产物分析
5.3 LEV降解的无机产物分析
5.4 反应前后催化剂表面组分对比分析
5.5 氧化体系中反应机理探讨
5.6 本章小结
6 Co3O4/CoFe2O4活化PMS在二沉池出水中适用性的探讨
6.1 二沉池出水中LEV的去除效能
6.2 二沉池出水中催化剂稳定性和重复利用性
6.3 二沉池出水中反应活性氧化物种的分析
6.4 氧化体系对二沉池出水水质特征的影响
6.4.1 对二沉池出水中COD的影响
6.4.2 对二沉池出水中TP的影响
6.4.3 对二沉池出水中TN的影响
6.4.4 对二沉池出水中NH3-N的影响
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
C.学位论文数据集
致谢
本文编号：3803139
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 水环境中抗生素污染及迁移转化
1.1.1 水环境中的抗生素污染现状
1.1.2 抗生素的迁移及危害
1.2 水中抗生素的处理技术研究现状
1.2.1 物理法
1.2.2 生物法
1.2.3 高级氧化法
1.3 污水处理厂中抗生素的去除特征
1.3.1 污水厂传统处理工艺对抗生素的去除
1.3.2 污水厂深度处理单元对抗生素的去除
1.4 基于硫酸根自由基高级氧化技术(SR-AOPs)的研究现状
1.4.1 过硫酸氢盐活化技术研究进展
1.4.2 钴铁复合催化剂活化PMS的研究现状
1.5 选题依据及研究内容
1.5.1 选题依据及意义
1.5.2 研究内容及技术路线
2 试验材料与方法
2.1 试验材料与仪器
2.1.1 试验药品
2.1.2 试验仪器
2.2 试验方法
2.2.1 材料合成方法
2.2.2 钴铁催化剂活化PMS去除水中LEV的试验
2.2.3 催化剂的重复利用试验
2.2.4 自由基猝灭试验
2.2.5 钴铁催化剂活化PMS去除二沉池出水中LEV的试验
2.3 分析检测方法
2.3.1 LEV的检测方法
2.3.2 无机阴离子的检测方法
2.3.3 有机产物的检测方法
2.3.4 金属离子的检测方法
2.3.5 总有机碳(TOC)的检测方法
2.3.6 有机污染综合指标检测方法
2.4 材料的表征方法
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 扫描/透射电镜(SEM/TEM)
2.4.3 比表面积(BET)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.5 磁滞回线(VSM)
2.4.6 ZETA电位
3 钴铁复合催化剂的制备优化与表征
3.1 钴铁复合催化剂的制备优化
3.1.1 NaOH浓度的优化
3.1.2 煅烧温度的优化
3.1.3 钴铁复合比例的优化
3.2 钴铁复合催化剂的表征
3.2.1 X射线衍射(XRD)
3.2.2 扫描/透射电镜(SEM/TEM)
3.2.3 比表面积分析(BET)
3.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
3.2.5 磁性分析(VSM)
3.3 本章小结
4 Co3O4/CoFe2O4活化PMS降解LEV的效能及影响因素
4.1 不同体系中LEV的去除效能
4.2 氧化体系中反应条件的影响因素研究
4.2.1 催化剂投加量
4.2.2 氧化剂投加量
4.2.3 初始浓度
4.2.4 反应温度
4.2.5 溶液pH
4.3 氧化体系中水质成分的影响因素研究
4.3.1 共存无机阴离子
4.3.2 金属阳离子
4.3.3 天然有机物
4.4 催化剂的稳定性和重复利用性评价
4.5 本章小结
5 Co3O4/CoFe2O4活化PMS降解LEV的机理探讨
5.1 活性氧化物种分析
5.2 LEV降解的有机产物分析
5.3 LEV降解的无机产物分析
5.4 反应前后催化剂表面组分对比分析
5.5 氧化体系中反应机理探讨
5.6 本章小结
6 Co3O4/CoFe2O4活化PMS在二沉池出水中适用性的探讨
6.1 二沉池出水中LEV的去除效能
6.2 二沉池出水中催化剂稳定性和重复利用性
6.3 二沉池出水中反应活性氧化物种的分析
6.4 氧化体系对二沉池出水水质特征的影响
6.4.1 对二沉池出水中COD的影响
6.4.2 对二沉池出水中TP的影响
6.4.3 对二沉池出水中TN的影响
6.4.4 对二沉池出水中NH3-N的影响
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
C.学位论文数据集
致谢
本文编号：3803139
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