改性ZnS光催化劑的制備及其選擇性吸附-光降解環(huán)丙沙星行為研究.pdf

1、由于抗生素的殘留容易導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性以及對(duì)人和其他動(dòng)物產(chǎn)生致癌致畸和基因突變的危害。目前抗生素所造成水環(huán)境污染的以及所引起的危害己引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的污水處理技術(shù)不能有效的將其從水體中除去，半導(dǎo)體光催化技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、能耗低、適用范圍廣、避免二次污染、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)成為研究的熱點(diǎn)。ZnS是常用的光催化劑材料，但是由于其自身的局限性，在可見光下的催化活性低加之不具有選擇性降解的性能，限制了它在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。因此采取離子摻

2、雜或者分子印跡改性的手段來擴(kuò)展其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
　　 本文選取氟喹諾酮類(FQs)環(huán)丙沙星(CIP)為主要研究對(duì)象，CIP是一種廣泛使用的第3代氟喹諾酮類藥物，具有抗菌光譜、作用強(qiáng)等特點(diǎn)，多用于治療胃腸和呼吸系統(tǒng)感染疾病，由于其在環(huán)境中的殘留所導(dǎo)致的毒副作用以及誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性和對(duì)其他生物產(chǎn)生致基因突變問題引起廣泛關(guān)注，必須采用合適的方法降解環(huán)境中殘留的CIP。本研究的主要工作內(nèi)容有：
　　 (1)以水熱合成

3、方法，在聚乙烯比咯烷酮(pvp)作為表面活性劑，制備了粒徑均勻、分散性好ZnS微米球?？疾炝薢nS光催化劑在紫外光下降解CIP和加替沙星(GAT)的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的ZnS在紫外光照60min后，對(duì)CIP和GAT的降解率分別為77.4％和75.6％，然而在可見光的引發(fā)下，ZnS對(duì)污染物的降解效率很低。
　　 (2)制各不同過渡金屬離子如Cu2+、CO2+、Mn2+、Fe3+對(duì)ZnS的摻雜改性光催化劑。通過DRS光譜分析

4、，改性后的ZnS光催化劑相對(duì)于ZnS其光吸收范圍明顯的發(fā)生紅移，結(jié)果表明改性后的ZnS在可見光下的催化活性都有不同程度的提高，其中經(jīng)Fe3+摻雜的ZnS光催化活性最高，對(duì)CIP的降解率可以達(dá)到90％以上。
　　 (3)將表面分子印跡技術(shù)(SMIT)和光催化技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)驗(yàn)以CIP為模板分子，α-甲基丙烯酸(MAA)為功能單體，經(jīng)丙烯酰胺改性后的ZnS為載體，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈(AIB

5、N)作為引發(fā)劑，利用SMIT在甲醇和甲苯作溶劑和致孔劑的條件下，通過改變CIP和MAA之間的配比關(guān)系，制備了不同的CIP印跡光催化劑。采用FT-IR、SEM、XRD、DRS等手段對(duì)MIP的表面微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；考察了不同MIP對(duì)CIP和非模板分子的吸附行為以及印跡和NIP在混合溶液中對(duì)CIP的吸附選擇性能，比較了MIP和NIP對(duì)CIP的吸附容量，并討論了吸附過程的動(dòng)力學(xué)和等溫線模型。考察了光催化劑的活性，結(jié)果表明當(dāng)CIP與MAA的