有機(jī)酸增效光催化降解水中羅硝唑藥物研究.pdf

1、硝基咪唑類(lèi)藥物是一種廣泛用于禽畜和人類(lèi)疾病預(yù)防和治療的抗生素藥物，過(guò)量使用硝基咪唑類(lèi)藥物導(dǎo)致其在水體和食品中頻繁檢出。研究表明硝基咪唑類(lèi)藥物具有基因毒性，且能致畸、致癌和致突變，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)健康。因此，對(duì)于廢水中硝基咪唑藥物進(jìn)行有效的污染控制具有十分重要的意義。光催化技術(shù)是一種高效的高級(jí)氧化技術(shù)，具有反應(yīng)條件溫和，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染物的去除。然而光催化過(guò)程中的光生空穴和電子對(duì)的快速?gòu)?fù)合降低了光催化反應(yīng)效率，同時(shí)粉體

2、TiO2光催化劑難于回收且無(wú)法利用可見(jiàn)光限制了光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。本文以羅硝唑(RNZ)為硝基咪唑類(lèi)藥物的代表物，系統(tǒng)開(kāi)展以下研究:
　　為了抑制TiO2光生空穴和電子對(duì)的復(fù)合，提高光催化效率，通過(guò)在TiO2體系中加入有機(jī)酸作為電子供體的方法有效促進(jìn)了羅硝唑的降解效率。以紫外燈為光源，以P25為光催化劑，開(kāi)展了不同有機(jī)酸對(duì)光催化降解羅硝唑的影響研究，并探討有機(jī)酸的增效機(jī)制。研究結(jié)果表明，羅硝唑的降解受草酸濃度、溶液pH、有機(jī)酸結(jié)

3、構(gòu)的影響。不同有機(jī)酸對(duì)光催化降解羅硝唑的協(xié)同增效作用順序?yàn)?乳酸＜酒石酸≈蘋(píng)果酸＜檸檬酸＜草酸，僅含有單一羧基或羥基的有機(jī)酸或醇作為電子供體不能促進(jìn)羅硝唑的光催化降解效率。TiO2+草酸體系中的主要活性物質(zhì)為CO2·-和e-，羅硝唑在TiO2+草酸體系中主要有2條降解途徑:一為氮雜環(huán)上的雙鍵斷裂形成脂肪族化合物;二為雜環(huán)支鏈上的硝基、氨基經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換聚合生成偶氮化合物，而后C-O鍵斷裂。
　　另外，為了有效解決粉體光催化劑難于回收的問(wèn)

4、題，且將催化劑的光響應(yīng)范圍擴(kuò)展至可見(jiàn)光區(qū)域，采用溶膠凝膠法制備了Fe2O3@TiO2@HGMs催化劑，對(duì)其進(jìn)行能譜分析(EDS)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜分析(XPS)和紫外可見(jiàn)漫反射(UV-VisDRS)表征。以氙燈為光源，在有機(jī)酸存在下，詳細(xì)研究了降解條件對(duì)羅硝唑去除效率的影響，并對(duì)降解機(jī)理進(jìn)行探討。研究結(jié)果表明，F(xiàn)e和Ti成功地負(fù)載在空心玻璃微珠表面，并分別以Fe2O3和TiO2的形態(tài)存在。Fe2O3@TiO2@HG

5、Ms復(fù)合材料不僅提高了紫外光區(qū)域的吸收能力，還拓寬了光的吸收范圍。溶液初始pH值對(duì)羅硝唑降解的影響較大，隨著溶液pH值的升高，羅硝唑的降解速率明顯下降。有機(jī)酸存在對(duì)體系降解羅硝唑具有協(xié)同增效作用，則必須滿(mǎn)足以下2個(gè)條件:(1)所添加的有機(jī)酸能與Fe(Ⅲ)形成配合物;(2) Fe(Ⅲ)-有機(jī)酸必須在可見(jiàn)光條件下有光反應(yīng)活性。在草酸和Fe2O3@TiO2@HGMs體系中，·OH為主要的活性物質(zhì)，CO2·-起輔助作用。研究發(fā)現(xiàn)此體系能自生成H