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文檔簡介
1、抗生素對水體環(huán)境的污染已引起眾多國家的廣泛關(guān)注。常規(guī)水處理工藝去除抗生素的效果并不顯著,光催化技術(shù)被認為是最有效的去除水體中抗生素的方法。TiO2是性能優(yōu)良的光催化劑,但不能有效利用太陽光中占43%能量的可見光能(400~750nm),需要外加光源又增加了水處理的成本。研究制備可見光響應(yīng)催化劑有望為抗生素的處理提供新的思路。
本文對TiO2進行改性,制備了活性碳(C)摻雜SiO2擔(dān)載的C/TiO2-SiO2光催化劑,以鹽酸四環(huán)
2、素(TC· HCl)為目標(biāo)污染物進行微量抗生素的光催化降解,驗證其可見光響應(yīng)性能。并通過對不同制備情形下的催化劑進行降解率的分析優(yōu)化出了最佳的制備條件。又對C/TiO2-SiO2進行了材料表征,分析C摻雜SiO2擔(dān)載之后,催化劑可見光響應(yīng)性能的提高機制。
使用響應(yīng)面法(RSM)和中心組合設(shè)計方法(CCD)設(shè)計光催化降解實驗優(yōu)化TC· HCl的降解條件;對TiO2紫外光下降解TC·HCl和C/TiO2-SiO2可見光下降解TC·
3、 HCl的環(huán)境因素影響都進行了優(yōu)化,并分析了降解過程中的動力學(xué)過程。
對TiO2紫外光催化降解TC·HCl、鹽酸金霉素(CTC·HCl)、鹽酸土霉素(OTC·HCl)、氧氟沙星(OF)、磺胺甲惡唑(SMZ)過程中活性物質(zhì)的作用大小進行了分析,對C/TiO2-SiO2可見光下降解TC·HCl的過程中活性物質(zhì)作用大小進行了分析,分析了降解過程的動力學(xué)原理,并對TiO2和C/TiO2-SiO2降解TC·HCl的能力進行了分析。
4、> 具體結(jié)論如下:(1)C/TiO2-SiO2具有可見光響應(yīng)性能,且能在可見光照射下于110分鐘內(nèi)使TC·HCl達到幾乎完全降解,降解過程符合擬一次動力學(xué)方程。C/TiO2-SiO2在C含量為2.5%,TiO2∶SiO2為7∶3,冷卻溫度為573K,制得的C/TiO2-SiO2在可見光降解過程的動力學(xué)分析中具有最高的反應(yīng)速率常數(shù)0.0751和最短的半衰期8.51min。它的粒徑在10~100μm,最小孔徑為20nm,BET表面積為5.
5、90m2/g。C摻雜和SiO2擔(dān)載拓展了TiO2在可見光區(qū)域的響應(yīng),提高了TiO2的穩(wěn)定性。C/TiO2-SiO2能夠在可見光下有效的光催化降解TC·HCl,且具有可觀的可見光催化活性。
(2)RSM能夠很好的優(yōu)化光催化過程。對于20mg/L的TC·HCl最佳的降解條件為:TiO2濃度為2.09g/L、初始pH值5.55、降解時間20.95min,優(yōu)化條件下TC·HCl的預(yù)測去除率為93.85%,實際去除率為93.1%。對于1
6、mg/L的TC·HCl在可見光下降解,其最佳降解條件為:C/TiO2-SiO2濃度2.1g/L、初始pH值為7.9、降解時間為26min,在優(yōu)化條件下的TC· HCl的預(yù)測降解率為97.11%,實際去除率為96.9%。
(3)光催化降解過程中不同抗生素活性物質(zhì)的作用大小各異,在紫外光催化降解TC·HCl的過程中光生空穴(h+VB)占主要的作用為56.79%,在光催化降解CTC·HCl、OTC·HCl的過程中其他活性物質(zhì)占據(jù)了較
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