基于鐵離子活化過(guò)碳酸鈉氧化降解磺胺二甲嘧啶的研究.pdf

1、磺胺類抗生素被廣泛用作抗菌藥物以及生長(zhǎng)促進(jìn)劑，在地表水、地下水與污水處理廠經(jīng)常可以檢測(cè)到其存在。盡管在水體中的濃度一般在ng/L~μg/L之間，磺胺類抗生素仍然能危害生態(tài)環(huán)境和人類健康，因此，對(duì)磺胺類抗生素降解工藝的研究已成為環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于安全、簡(jiǎn)單、清潔等特點(diǎn)，F(xiàn)enton氧化技術(shù)在降解難處理的有機(jī)廢水方面己經(jīng)在國(guó)內(nèi)外受到眾多關(guān)注，但傳統(tǒng)Fenton氧化技術(shù)處理廢水中的有機(jī)物面臨著處理成本高、降解不徹底、容易造成二次污染等問(wèn)

2、題，為了避免這些弊端，眾多研究對(duì)此進(jìn)行了一些改進(jìn)。尋找新型氧化劑替換H2O2成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，另一方面，由于將氧化技術(shù)與光催化技術(shù)相結(jié)合可以大大提高廢水中有機(jī)污染物礦化效率，因此開(kāi)發(fā)新的氧化-光催化復(fù)合技術(shù)成為廢水中難降解有機(jī)污染物處理技術(shù)的重要發(fā)展方向。
　　本文首先研究過(guò)碳酸鈉(SPC)在Fe(II)催化作用下對(duì)磺胺二甲嘧啶(SMT)的降解作用。探究了Fe(II)和SPC的初始濃度以及溶液初始pH對(duì)Fe(II)/SPC體系降解

3、磺胺二甲嘧啶的影響，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增大初始濃度可以有效提高SMT的降解率，但當(dāng)濃度達(dá)到一定值后，反而會(huì)抑制SMT的降解，F(xiàn)e(II)/SPC/SMT體系的最佳摩爾比為15:10:1，此時(shí)磺胺二甲嘧啶的降解率可以達(dá)到84％；溶液初始pH對(duì)SMT在Fe(II)/SPC體系的降解影響較小，在偏堿性條件下SMT仍能仍能達(dá)到75%的降解率，該體系pH適用范圍廣；通過(guò)自由基淬滅實(shí)驗(yàn)分析了體系中起主要作用的活性物種是 HO，之后采用HPLC-MS/MS技術(shù)

4、鑒定其降解的主要產(chǎn)物并提出可能的降解途徑，發(fā)現(xiàn)磺胺二甲嘧啶可能的降解途徑有3種，主要包括苯環(huán)相連N原子的羥基化、磺酰胺鍵[S-N]的斷裂及分子間重排脫SO2。
　　可見(jiàn)，F(xiàn)e(II)/SPC體系在降解難處理有機(jī)廢水方面具有一定的應(yīng)用前景，在此基礎(chǔ)上，我們將其與光催化技術(shù)相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)采用溶劑法制備得到MIL-53(Fe)材料，并對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)、組成以及光化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析表征，得出的結(jié)果與前人研究一致，說(shuō)明了本實(shí)驗(yàn)使用的合成方法的可

5、行性。然后我們以9瓦波長(zhǎng)范圍為450-455nm的LED燈作為光源，研究了光照條件下MIL-53(Fe)協(xié)同F(xiàn)e(III)/SPC光催化氧化降解SMT的情況，發(fā)現(xiàn)該體系相比于MIL-53(Fe)/SPC以及Fe(III)/SPC具有更強(qiáng)的催化效果，60min SMT的降解率高達(dá)91%，TOC去除率可以達(dá)到55%，表明添加Fe(III)后協(xié)同作用明顯；從使用條件上看，MIL-53(Fe)/Fe(III)/SPC體系可以在投加較低量的反應(yīng)物

6、時(shí)發(fā)揮相當(dāng)強(qiáng)的氧化效果，實(shí)驗(yàn)條件下MIL-53(Fe)投加量為0.2g/L、Fe(III)濃度為0.3mmol/L及SPC濃度為0.1mmol/L；而且其pH適用條件寬泛，在pH4-10范圍內(nèi)SMT降解率相差不大，在偏堿性條件下也能使污染物得到有效降解；通過(guò)機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)， MIL-53(Fe)/Fe(III)/SPC體系中對(duì)SMT降解起主要作用的是電子空穴h+和HO。體系中Fe(III)離子的作用相當(dāng)于電子載體，當(dāng)光照下MIL-53(F