【摘要】：針對抗生素廢水的處理,以氯甲基化聚苯乙烯交聯(lián)微球(R)作為骨架,胺化引入軸向配體4-氨基吡啶(4-ampy),并共價接枝鐵酞菁(FePc),制備了仿生催化劑R-N-Fe。采用紫外-可見吸收光譜、紅外光譜、Zeta電位、掃描電子顯微鏡、N_2吸附-脫附分析、功能基含量分析等對R-N-Fe進(jìn)行了表征,確保材料的成功合成及對其性質(zhì)多方位地掌控。研究了R-N-Fe/H_2O_2體系對鹽酸土霉素(OTCH)的去除性能。結(jié)果表明:骨架負(fù)載化可以有效保證FePc的催化活性,同時4-氨基吡啶通過N···Fe配位的推電子功能,不僅提升了催化劑活化H_2O_2的能力,弱化光照對其性能的影響,節(jié)約成本,而且加速了Fe(III)向Fe(II)的轉(zhuǎn)換,保障整體反應(yīng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)、穩(wěn)定循環(huán)。采用叔丁醇猝滅實(shí)驗(yàn)和電子順磁共振(EPR)技術(shù)交互驗(yàn)證了羥基自由基(·OH)是該體系的主導(dǎo)活性物種,并合理推測了R-N-Fe/H_2O_2體系的運(yùn)作方式�？疾炝藴囟取_2O_2濃度、R-N-Fe投加量、OTCH初始濃度、初始pH值等因素對OTCH去除效果的影響。R-N-Fe/H_2O_2體系可以有效破壞OTCH的四環(huán)結(jié)構(gòu),礦化度較高,整體反應(yīng)更加符合二級動力學(xué)。研究了R-N-Fe/PMS(過一硫酸氫鹽,PMS)體系對鹽酸四環(huán)素(TCH)的去除性能。結(jié)果表明:得益于FePc的共軛大環(huán)富電子結(jié)構(gòu)與4-氨基吡啶的供電子效應(yīng),R-N-Fe在活化PMS方面具有顯著優(yōu)勢�？箟难�、甲醇、叔丁醇猝滅檢測與EPR技術(shù)表明硫酸根自由基(·SO_4~-)和·OH是實(shí)現(xiàn)TCH降解的主導(dǎo)活性物種,且·SO_4~-的貢獻(xiàn)較大�？疾炝藴囟取MS濃度、R-N-Fe投加量、共存Cl~-、初始pH值等因素對TCH去除效果的影響。局限于·SO_4~-的自身性質(zhì)與PMS濃度的影響,R-N-Fe/PMS體系對TOC的去除有待進(jìn)一步提高。合理推測了R-N-Fe/PMS體系降解TCH的運(yùn)作方式。以R-N-Fe/H_2O_2體系為例,通過設(shè)計(jì)響應(yīng)曲面,建立了該體系去除OTCH的多因素模型,得到了去除OTCH的多因素響應(yīng)曲面,并對各因素進(jìn)行優(yōu)化,得到了在選定區(qū)間內(nèi)的最優(yōu)工況:T=307.5K、[R-N-Fe]=0.75g/L、[H_2O_2]=0.06M、初始pH=5.3。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明,實(shí)際與預(yù)測的誤差較小,模型精確度較高,預(yù)測性較好。穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明,R-N-Fe的催化性能僅隨著使用次數(shù)的增加而略微降低,體系能夠保持較好的穩(wěn)定性。
【圖文】：

HEM 結(jié)合分子氧，形成 FePs-二氧復(fù)合物：P-Fe(III)+O2+e-→ P-Fe(II)-O2P-Fe(II)-O2經(jīng)由質(zhì)子和第二個自由電子形成 P-Fe(III)氫過氧復(fù)P-Fe(II)-O2+H++e-→ P-Fe(III)-O-OH如果供氧物質(zhì)為 H2O2而非分子氧，則無需形成 HEM 可直氧復(fù)合物：P-Fe(III)+H2O2→ P-Fe(III)-O-OH+H+O-O 過氧鍵不穩(wěn)定發(fā)生異裂，P-Fe(III)氫過氧復(fù)合物一部分結(jié)一部分由于氧的電負(fù)性大，電子流向氧，F(xiàn)e 表觀化合價升為＋離子自由基(P-Fe(V)=O 或[P·Fe(IV)=O]+)：P-Fe(III)-O-OH+H+→[P·Fe(IV)=O]++H2O底物通過與 P450 的專一性識別，到達(dá)活性中心，與 P-Fe(V)=能力的高價鐵接近，，其碳?xì)滏I受到活化并實(shí)現(xiàn)羥基化。最后，產(chǎn)物與高價鐵氧復(fù)合物相互分離，完成循環(huán)。

-3（A）CoPc催化H2O2產(chǎn)生·OH（B）CoPc催化H2O2產(chǎn)生PcCoIV=O[1]
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 許嘉寧;陳燕;;我國水污染現(xiàn)狀[J];廣東化工;2014年03期

2 邵一如;席北斗;曹金玲;高如泰;許其功;張慧;劉樹慶;;抗生素在城市污水處理系統(tǒng)中的分布及去除[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年07期

3 張澤志;韓春亮;李成未;;響應(yīng)面法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的應(yīng)用[J];河南教育學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

4 邱從交;劉美玲;李海濤;;親水性氨基吡啶樹脂的合成及其吸附性能[J];應(yīng)用化學(xué);2010年09期

5 趙純;鄧慧萍;;疏水沸石負(fù)載納米TiO_2光催化去除水中土霉素[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年10期

6 陳健;曲榮君;牛余忠;;氨基吡啶樹脂的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];魯東大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年04期

7 熊春華,舒增年;4-氨基吡啶樹脂吸附鉻(Ⅵ)的研究[J];有色金屬;2000年03期

8 陳義鏞,盧步祥;氨基吡啶樹脂的合成及其對貴金屬離子的吸附性[J];高分子學(xué)報;1989年04期

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本文編號：2652745