微波無極燈輔助光化學(xué)降解水相中抗生素環(huán)丙沙星的研究.pdf

1、本研究基于新型紫外光源微波無極燈發(fā)射出184.9 nm，193 nm真空紫外光和254 nm的高強度遠(yuǎn)紫外光的光源特性，開發(fā)出一系列高級氧化過程:微波無極燈光解(MW/UV)、微波無極燈/過氧化氫(MW/UV/H2O2)、微波無極燈/過氧化氫/Fe2+(MW/UV/H2O2/Fe2+)和微波無極燈/TiO2(MW/UV/TiO2)四個體系用于深度降解水中抗生素物質(zhì)環(huán)丙沙星(Ciprofloxacin，CIP)，為光化學(xué)處理水中有機污染物

2、提供了新的方法。本論文系統(tǒng)研究了各體系CIP降解的動力學(xué)特征，不同氣體條件下環(huán)丙沙星的降解情況，并探討了溶液的初始濃度、pH、曝氣量、H2O2投加量、Fe2+使用量、TiO2投加量等參數(shù)對CIP降解的影響，初步探討了CIP降解效果和反應(yīng)機理。研究結(jié)果表明:
　　(1)在無外加氧化劑條件下，MW/UV體系能夠快速降解水中CIP。反應(yīng)受氣體條件影響較大，N2、 Air、O2條件下250 mL初始濃度100 mg/L CIP的降解率分別

3、為46.4％、89.3％和98.4％，其光降解過程符合準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)方程，反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.0052 min-1(N2)，0.0170 min-1(Air)和0.0233 min-1(O2);該體系也能實現(xiàn)有機物的礦化，在N2、 Air、O2條件下體系的TOC去除率分別為21.1％、54.1％和64.0％。酸性條件更有利于CIP的礦化，初始濃度越高，降解速度越慢，氣體流量對體系影響較小，得到過程優(yōu)化參數(shù)為:CIP濃度100 mg/

4、L，pH=3.0，曝氣量0.6 L/min，反應(yīng)時間120 min。在MW/UV體系中檢測到高濃度的·OH和H2O2生成，表明微波無極燈真空紫外光能夠高效分解水分子生成高活性的·OH，實現(xiàn)有機物的高效降解。
　　(2)在MW/UV體系的基礎(chǔ)上加入H2O2形成的MW/UV/H2O2體系大幅度提高了CIP降解率，在pH=3.0，曝氣量為0.6 L/min、H2O2投加量為5.28 mM時，N2、 Air、O2三種氣體條件下CIP的降解

5、率分別達到98.3％、98.6％和99.2％，降解過程符合準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)，其反應(yīng)速率常數(shù)分別為:0.0751 min-1(N2)、0.1088min-1(Air)、0.1475min-1(O2)，TOC去除率分別為43.2％、62.9％和78.7％。
　　(3)在MW/UV/H2O2體系的基礎(chǔ)上引入亞鐵離子形成MW/UV/H2O2/Fe2+體系中，在photo-Fenton和VUV協(xié)同作用下CIP的降解更徹底。在CIP初始濃度為

6、100mg/L，pH=3.0，曝氣量0.6 L/min、H2O2投加量2.64 mM、Fe2+使用量0.1mM時，反應(yīng)120 min， N2、Air、O2氣體條件下TOC去除率分別達到62.4％、82.4％和84.1％，其礦化程度受CIP初始濃度、初始pH、曝氣量、H2O2投加量、Fe2+使用量等因素的影響。
　　(4)在MW/UV體系的基礎(chǔ)上引入TiO2形成MW/UV/TiO2體系也能高效降解CIP，體系受氣體種類影響較大，在C

7、IP為100 mg/L，pH=3.0，曝氣量0.6 L/min，TiO2投加量2.0 g/L，反應(yīng)120 min，N2、 Air、O2條件下CIP的降解率分別為21.4％、98.1％和99.5％，降解過程符合準(zhǔn)一級反應(yīng)，其反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.0032 min-1(N2)，0.0780 min-1(Air)，0.0976 min-1(O2)，TOC去除率分別為13.2％、62.4％、和82.7％。溶液初始濃度、溶液初始pH、曝氣量、Ti