新型无铁光电类芬顿体系高效降解环丙沙星的研究

发布时间：2023-05-31 03:51

　　环丙沙星(CIP)是一种典型的喹诺酮类抗生素,不仅广泛用于农业和水产养殖,而且在动物和人类医学中用于治疗疾病。据报道,在废水、河流、地下水等水生生态系统中均广泛检测到CIP。由于CIP的化学结构稳定,难以生物降解,其残留物会导致新的抗生素抗性基因和细菌的形成,对公众健康构成极大的威胁。因此,迫切需要找到一种有效的方法来去除环境中的CIP,这对创造绿色和谐的生态环境大有裨益。本文设计了一种新型无铁光电类芬顿体系,分别使用WO₃/g-C₃N₄和NiO/g-C₃N₄复合催化剂,实现了CIP的快速降解和高效矿化。与单一光催化体系和类电芬顿体系相比,这种具有可见光活性的WO₃/g-C₃N₄(1:6)和NiO/g-C₃N₄-60%复合材料在光电类芬顿体系中催化性能优异,CIP的降解效率分别在反应2 h和1.5 h内达到100%。与纯的WO₃、NiO和g-C

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 抗生素废水污染现状
    1.2 抗生素废水处理方法
        1.2.1 生物处理方法
        1.2.2 吸附处理方法
        1.2.3 化学处理方法
            1.2.3.1 超声氧化
            1.2.3.2 臭氧氧化
            1.2.3.3 光催化氧化
            1.2.3.4 芬顿氧化
            1.2.3.5 电化学氧化
    1.3 电芬顿及相关技术研究进展
        1.3.1 电芬顿技术
        1.3.2 类电芬顿技术
        1.3.3 光电芬顿技术
    1.4 本文的研究意义、研究内容和创新点
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 创新点
第2章 实验部分
    2.1 实验试剂与实验仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 WO₃/g-C₃N₄的制备
        2.2.2 NiO/g-C₃N₄的制备
    2.3 碳毡阴极的处理
    2.4 材料的表征方法
    2.5 光电化学测试方法
    2.6 光电类芬顿体系降解CIP的实验操作
    2.7 H₂O₂浓度的测定方法
    2.8 密度泛函理论计算
第3章 Z-型WO₃/g-C₃N₄在新型无铁光电类芬顿体系中高效降解CIP的研究
    3.1 WO₃/g-C₃N₄、WO₃和g-C₃N₄形貌结构特点
        3.1.1 扫描电子显微镜(SEM)与透射电子显微镜(TEM)分析
        3.1.2 X射线衍射分析(XRD)
        3.1.3 傅里叶红外光谱图(FTIR)
        3.1.4 N₂吸附脱附等温线和孔径分析
        3.1.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
        3.1.6 电子顺磁共振谱(EPR)
    3.2 WO₃/g-C₃N₄(1:6)、WO₃和g-C₃N₄的光电化学性质
        3.2.1 紫外可见漫反射光谱
        3.2.2 光致发光谱
        3.2.3 瞬态光电流响应谱
        3.2.4 交流阻抗谱
        3.2.5 线性扫描伏安曲线
    3.3 光电类芬顿体系中CIP降解的调控与优化
        3.3.1 不同摩尔比的WO₃/g-C₃N₄降解效果对比
        3.3.2 WO₃、g-C₃N₄和WO₃/g-C₃N₄(1:6)降解效果对比
        3.3.3 光电类芬顿体系中有无Fe²⁺的降解效果对比
        3.3.4 溶液p H值对降解效率的影响
        3.3.5 机械混合物与复合材料降解效果对比
        3.3.6 H₂O₂在不同pH值时的浓度变化
        3.3.7 不同催化体系降解效果对比
        3.3.8 不同催化过程总有机碳的变化
    3.4 密度泛函理论(DFT)计算
    3.5 CIP的降解途径
    3.6 光电类芬顿体系的降解机理分析
        3.6.1 不同体系H₂O₂浓度对比
        3.6.2 液体EPR测试
        3.6.3 牺牲剂实验
        3.6.4 WO₃类电芬顿反应有无异丙醇的对照实验
        3.6.5 光电协同催化机理
    3.7 WO₃/g-C₃N₄光电类芬顿体系的稳定性
        3.7.1 光电类芬顿体系循环实验
        3.7.2 催化剂使用前后XRD和 FTIR光谱对比
    3.8 本章小结
第4章 花形NiO/g-C₃N₄在新型无铁光电类芬顿体系中高效降解CIP的研究
    4.1 NiO/g-C₃N₄、NiO和 g-C₃N₄的形貌结构特点
        4.1.1 扫描电子显微镜(SEM)与透射电子显微镜(TEM)分析
        4.1.2 X射线衍射分析(XRD)
        4.1.3 傅里叶红外光谱图(FTIR)
        4.1.4 N₂吸附脱附等温线和孔径分析
        4.1.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
        4.1.6 电子顺磁共振谱(EPR)
    4.2 NiO/g-C₃N₄-60%、NiO和 g-C₃N₄的光电化学性质
        4.2.1 紫外可见漫反射光谱
        4.2.2 光致发光谱
        4.2.3 瞬态光电流响应谱
        4.2.4 交流阻抗谱
    4.3 光电类芬顿体系中CIP降解的调控与优化
        4.3.1 不同质量比的NiO/g-C₃N₄降解效果对比
        4.3.2 NiO、g-C₃N₄和NiO/g-C₃N₄-60%降解效果对比
        4.3.3 光电类芬顿体系中有无Fe²⁺的降解效果对比
        4.3.4 溶液pH值对降解效率的影响
        4.3.5 不同催化体系降解效果对比
        4.3.6 不同催化过程总有机碳的变化
    4.4 光电类芬顿体系的降解机理分析
        4.4.1 不同体系H₂O₂浓度对比
        4.4.2 液体EPR测试
        4.4.3 牺牲剂实验
        4.4.4 光电协同催化机理
    4.5 NiO/g-C₃N₄光电类芬顿体系的稳定性
        4.5.1 光电类芬顿体系循环实验
        4.5.2 NiO/g-C₃N₄-60%使用前后的XRD和 FTIR光谱对比
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
发表论文及参加科研情况说明
致谢



本文编号：3825630