二種氟喹諾酮類抗生素光催化氧化處理方法研究.pdf

1、新興污染物的環(huán)境問題已經(jīng)日益顯現(xiàn)，開發(fā)對(duì)該類污染物的檢測(cè)和處理技術(shù)具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。氟喹諾酮類抗生素(Fluoroquinolone antibiotics, FQs)是一類典型的新興污染物，在不同環(huán)境水體中均有檢出。本論文研究建立了諾氟沙星（NOR）和環(huán)丙沙星（CIP）二種FQs的熒光檢測(cè)方法；制備出對(duì)可見光和Fenton反應(yīng)具有良好響應(yīng)的新型光催化劑 C/Fe-BiVO4和C/Fe-Bi2WO6，建立光催化氧化處理NOR

2、和CIP二種FQs的水處理方法和工藝，并探討了其光催化作用機(jī)制。
　　采用熒光猝滅法檢測(cè)水中NOR。以中性紅為探針分子，羥丙基-β-環(huán)糊精(HP-β-CD)與中性紅形成包合物，從而使中性紅的熒光強(qiáng)度大大增加，而 NOR加入能夠使NR-HP-β-CD體系的熒光猝滅，以此建立熒光猝滅法測(cè)定NOR的新方法。在優(yōu)化條件下，NOR在0.02～0.4 mg/L濃度范圍內(nèi)與熒光猝ΔF呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為:R2=0.9993；檢出限為：6

3、.1μg/L(S/N=3)，同時(shí)試驗(yàn)了常見金屬離子與有機(jī)物對(duì)其測(cè)定的干擾，進(jìn)行在膠囊和環(huán)境水樣中NOR回收率試驗(yàn)以及含量測(cè)定。
　　采用熒光探針法檢測(cè)水中CIP。通過水熱法合成L-半胱氨酸包覆ZnS微球，建立以L-半胱氨酸包覆ZnS微球熒光探針法測(cè)定CIP的新方法。在優(yōu)化條件下， CIP在0.10～870μg·L-1濃度范圍內(nèi)與體系的熒光強(qiáng)度增加值ΔF呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為:線性方程為R2=0.9997，檢出限為0.06μg

4、·L-1(S/N=3)，同時(shí)試驗(yàn)了常見金屬離子與有機(jī)物對(duì)其測(cè)定的干擾，進(jìn)行在環(huán)境水樣中CIP回收率試驗(yàn)以及含量測(cè)定。
　　采用樹脂碳化和水熱兩步法制備C/Fe-BiVO4光催化劑。對(duì)光催化劑的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得最佳制備參數(shù)為：水熱反應(yīng)溫度180℃,水熱反應(yīng)時(shí)間24 h,水熱前驅(qū)物pH3,煅燒溫度500℃,升溫速率10℃/min,煅燒時(shí)間2 h。利用EDX, XPS, XRD, SEM, BET, DRS, FT-IR, PL,

5、 Zeta電位等分析技術(shù)對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行表征，并對(duì)其光催化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：制備的C/Fe-BiVO4催化劑為納米級(jí)片狀結(jié)構(gòu)，具有良好的晶型，比表面積分別為17.76 m2·g?1，催化劑具有大孔和介孔的雙孔結(jié)構(gòu)。該催化劑具有良好的可見光吸收能力。以C/Fe-BiVO4光催化劑，以H2O2為氧化劑，對(duì)CIP具有良好的降解效果，且降解歷程符合Landmuir-Hinshelwood(L-H)擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，其反應(yīng)

6、動(dòng)力學(xué)常數(shù)為0.1061 min-1。
　　采用樹脂碳化和水熱兩步法制備 C/Fe-Bi2WO6光催化劑，對(duì)光催化劑的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得最佳制備參數(shù)為：水熱反應(yīng)溫度180℃,水熱反應(yīng)時(shí)間24 h,水熱前驅(qū)物pH11,煅燒溫度500℃,升溫速率10℃/min,煅燒時(shí)間2 h。利用XRD, SEM, BET, EDX, XPS, DRS, FT-IR, PL, Zeta電位等分析技術(shù)對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行表征，并對(duì)其光催化

7、性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：制備的C/Fe-Bi2WO6催化劑為納米級(jí)片狀結(jié)構(gòu)，具有良好的晶型，比表面積分別為12.30m2·g-1，催化劑具有大孔和介孔的雙孔結(jié)構(gòu)。該催化劑進(jìn)一步提高了可見光吸收能力和Fenton技術(shù)在處理 FQs污染物中pH值的使用范圍。以C/Fe-Bi2WO6光催化劑，以H2O2為氧化劑，對(duì)NOR具有良好的降解效果，且降解歷程也符合 L-H擬一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)為0.0751 min-1。
　　本

8、文應(yīng)用制備的C/Fe-BiVO4對(duì)CIP進(jìn)行光催化氧化，通過單因素實(shí)驗(yàn)考察 C/Fe-BiVO4去除 CIP的影響因素。結(jié)果表明：C/Fe-BiVO4對(duì)CIP的去除率為96.18％;應(yīng)用制備的C/Fe-Bi2WO6對(duì)NOR進(jìn)行光催化氧化，通過單因素和中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的多因素實(shí)驗(yàn)對(duì)C/Fe-Bi2WO6去除NOR反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：在最佳優(yōu)化條件下，C/Fe-Bi2WO6對(duì)NOR的去除率達(dá)到了91.66%， TOC去除率也能達(dá)到6

9、0%。采用加入抑制劑的方法和分子熒光光譜法從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度研究C/Fe-Bi2WO6光催化氧化去除NOR體系中羥基自由基的產(chǎn)生情況，通過不同工藝的對(duì)比證明 C/Fe-Bi2WO6催化劑的加入對(duì)·OH自由基的生成量影響明顯，其·OH自由基生成量遠(yuǎn)大于其它工藝，說明 C/Fe-Bi2WO6光催化劑和Fenton技術(shù)二者存在協(xié)同效應(yīng)，可大大提高 H2O2氧化體系內(nèi)·OH的生成量，從而增強(qiáng)對(duì)NOR的去除效率。結(jié)合 LC-MS的分析結(jié)果，推測(cè)