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)對該類污染物的檢測和處理技術(shù)具有重要的學(xué)術(shù)價值和實際意義。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的熒光檢測方法；制備出對可見光和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制。
　　采用熒光猝滅法檢測水中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)，同時試驗了常見金屬離子與有機物對其測定的干擾，進行在膠囊和環(huán)境水樣中NOR回收率試驗以及含量測定。
　　采用熒光探針法檢測水中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)，同時試驗了常見金屬離子與有機物對其測定的干擾，進行在環(huán)境水樣中CIP回收率試驗以及含量測定。
　　采用樹脂碳化和水熱兩步法制備C/Fe-BiVO4光催化劑。對光催化劑的制備工藝進行優(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)時間24 h,水熱前驅(qū)物pH3,煅燒溫度500℃,升溫速率10℃/min,煅燒時間2 h。利用EDX, XPS, XRD, SEM, BET, DRS, FT-IR, PL,

5、 Zeta電位等分析技術(shù)對催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)等進行表征，并對其光催化性能進行評價。結(jié)果表明：制備的C/Fe-BiVO4催化劑為納米級片狀結(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CIP具有良好的降解效果，且降解歷程符合Landmuir-Hinshelwood(L-H)擬一級反應(yīng)動力學(xué)模型，其反應(yīng)

6、動力學(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，對光催化劑的制備工藝進行優(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)時間24 h,水熱前驅(qū)物pH11,煅燒溫度500℃,升溫速率10℃/min,煅燒時間2 h。利用XRD, SEM, BET, EDX, XPS, DRS, FT-IR, PL, Zeta電位等分析技術(shù)對催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)等進行表征，并對其光催化

7、性能進行評價。結(jié)果表明：制備的C/Fe-Bi2WO6催化劑為納米級片狀結(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NOR具有良好的降解效果，且降解歷程也符合 L-H擬一級反應(yīng)動力學(xué)模型，其反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)為0.0751 min-1。
　　本

8、文應(yīng)用制備的C/Fe-BiVO4對CIP進行光催化氧化，通過單因素實驗考察 C/Fe-BiVO4去除 CIP的影響因素。結(jié)果表明：C/Fe-BiVO4對CIP的去除率為96.18％;應(yīng)用制備的C/Fe-Bi2WO6對NOR進行光催化氧化，通過單因素和中心復(fù)合實驗設(shè)計的多因素實驗對C/Fe-Bi2WO6去除NOR反應(yīng)條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明：在最佳優(yōu)化條件下，C/Fe-Bi2WO6對NOR的去除率達到了91.66%， TOC去除率也能達到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兩個角度研究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，通過不同工藝的對比證明 C/Fe-Bi2WO6催化劑的加入對·OH自由基的生成量影響明顯，其·OH自由基生成量遠大于其它工藝，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，從而增強對NOR的去除效率。結(jié)合 LC-MS的分析結(jié)果，推測