太陽光電芬頓高效降解抗生素磺胺甲惡唑機理與機制研究.pdf

1、近年來由于抗生素的廣泛使用甚至濫用，導致大量原藥及其衍生物通過各種方式進入水環(huán)境，誘導環(huán)境中抗藥菌的產(chǎn)生，對人體健康和生態(tài)安全造成巨大威脅，引起了社會各界的廣泛關注。磺胺類抗生素因其良好的抗菌作用占據(jù)了較大市場份額，其所帶來的環(huán)境污染問題逐漸成為近年的研究熱點。由于這種抗生素具有生物難降解性，常規(guī)的水處理工藝（生物處理）很難將其有效去除，因此開發(fā)出高效深度礦化這類有機物的工藝就顯尤為重要。電化學高級氧化技術能產(chǎn)生高活性羥基自由基，可以無

2、選擇氧化有機物，是處理抗生素廢水的理想選擇。但這種技術處理成本相對較高，影響其實際應用。太陽光是一種綠色能源，本論文提出利用實際太陽光作為能源和驅動力，采用光伏電池助太陽光電芬頓工藝處理水中磺胺類抗生素物質，實現(xiàn)污染物完全礦化，目前關于利用這種方法處理水中抗生素有機污染物還鮮有報道。本文以用量較大的磺胺甲惡唑(sulfamethoxazole，SMX)為研究對象，以四種不同比表面積活性炭纖維（Activated carbon fiber

3、, ACF）為陰極，探討了在模擬太陽光氙燈和實際太陽光條件下不同氧化處理SMX過程中的降解過程，具體工作如下:
　　(1)首先研究了ACF對SMX的吸附性能，結果表明ACF比表面積影響其吸附能力，比表面積越大，吸附能力越強。通過對四種比表面積ACF-1000、ACF-1300、ACF-1500及ACF-1800吸附200mg/L SMX溶液多次吸附實驗，吸附能力順序為ACF1000＜ACF1300＜ACF1500＜ACF1800。

4、論文還對不同氧化過程對ACF的再生行為進行了研究。
　　(2)研究了在模擬太陽光氙燈條件下光電芬頓(Xe-PEF)降解SMX過程。以RuO2/Ti為陽極，ACF為陰極，研究結果表明，Xe-PEF過程可以深度礦化SMX，在最優(yōu)條件pH=3.0，0.36 A，O2流量60 mL/min時，TOC去除率達到73.3％，遠高于陽極氧化(AO)12.6％，電化學產(chǎn)生H2O2(AO-H2O2)18.6％，Xe-AO-H2O237.4％，電芬頓

5、(EF)39.5％。而在光伏電池助實際太陽光條件下光電芬頓(SPEF)也可以深度礦化SMX，在最優(yōu)條件pH=3.0，0.36A，F(xiàn)e2+1.0 mM，O2流量60 mL/min時，TOC去除率達到63.6％。UV-Vis結果表明Xe-PEF和SPEF均可以徹底破壞SMX分子，其分子中的有機氮經(jīng)降解后生成氨氮離子。
　　(3)論文還研究了不同波長紫外光如UVA、UVB、UVC照射下的光電芬頓過程對SMX的降解效果對比，UVA-PEF

6、過程TOC去除率為45％，UVB-PEF過程TOC去除率為52.5％，UVC-PEF過程TOC去除率為56.4％。探討了初始SMX濃度、pH、電流強度、Fe2+濃度、氣體氛圍等參數(shù)對Xe-PEF和SPEF降解過程影響。
　　(4)論文還研究了金剛石薄膜陽極強化光電芬頓(Xe-BDD-PEF)降解SMX過程。以BDD為陽極，ACF為陰極，研究結果表明，Xe-BDD-PEF過程可以深度礦化SMX，在最優(yōu)條件pH=3.0，0.36 A，