發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 15:58

【摘要】：抗生素在制造和使用過(guò)程中進(jìn)入水體環(huán)境中,因其生物毒性、生物難降解性而對(duì)水體安全構(gòu)成威脅。頭孢類抗生素是使用量最大的抗生素,也是抗生素廢水中的典型污染物,對(duì)水生生物和人類健康十分有害。在本研究中,以典型的頭孢類抗生素——頭孢氨芐(CLX)為目標(biāo)污染物,以二氧化錳為主催化劑、石墨烯為助催化劑,研究復(fù)合催化劑催化臭氧氧化去除頭孢氨芐的效果,以期開發(fā)高效、穩(wěn)定的催化臭氧氧化處理抗生素廢水技術(shù)。水熱溫度和水熱時(shí)間對(duì)二氧化錳的結(jié)晶度、形貌有影響,進(jìn)而影響二氧化錳的催化性能。在140 ℃和12 h的優(yōu)化條件下,二氧化錳的催化活性最好。當(dāng)二氧化錳投加量為25 mg/L、臭氧濃度為0.12 mg/L和反應(yīng)5min時(shí),水中CLX的去除率達(dá)到39.1%,是臭氧氧化去除率的3.4倍。利用石墨烯提高催化劑的電子傳遞效率的性能,合成了復(fù)合二氧化錳—石墨烯催化劑(Mn02-GO)催化劑,優(yōu)化了石墨烯的添加量。在石墨烯添加量為1%wt時(shí),反應(yīng)5 min后,Mn02-GO催化臭氧氧化降解CLX的效率為50.8%,達(dá)到MnO2催化氧化去除CLX效率的1.3倍,但是其催化穩(wěn)定性不高。為了提高M(jìn)nO2-GO的穩(wěn)定性和活性,我們采用雜原子(氮)改性和氨基改性兩種方法,進(jìn)一步優(yōu)化催化劑設(shè)計(jì)。氮原子改性能夠提高M(jìn)n02-NGO的催化效果,反應(yīng)5 min后,Mn02-NGO催化臭氧氧化降解CLX的效率為57.9%,但是不能夠提高M(jìn)n02-NGO的穩(wěn)定性,其原因可能是石墨烯表面的氮原子和金屬氧化物的金屬原子無(wú)法形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵,宏觀上無(wú)法加強(qiáng)石墨烯和二氧化錳的結(jié)合力。氨基改性能夠提高M(jìn)nO2-NH2-GO的催化效果,反應(yīng)5min后,MnO2-NH2-GO催化臭氧氧化降解CLX的效率為55.5%,同時(shí)還能提高M(jìn)n02-NH2-GO的穩(wěn)定性,即使反復(fù)使用了 5次,MnO2-NH2-GO催化劑對(duì)CLX的催化降解效果只有微小的變化。Mn02-NH2-GO中的二氧化錳與石墨烯結(jié)合緊密,反復(fù)使用后,二者未見(jiàn)明顯的剝離現(xiàn)象。自由基猝滅實(shí)驗(yàn)表明,MnO2-NH2-GO催化臭氧氧化CLX過(guò)程中,超氧自由基起主導(dǎo)作用。根據(jù)磷酸根能夠和臭氧分子競(jìng)爭(zhēng)吸附在催化劑表面酸性位點(diǎn)上的原理,向反應(yīng)體系投加了磷酸根,導(dǎo)致CLX的降解效率下降38%,證明了Mn02-NH2-GO的催化活性位點(diǎn)為其表面酸性位。催化臭氧氧化反應(yīng)后,MnO2-NH2-GO表面的錳元素價(jià)態(tài)發(fā)生變化,Mn3+/Mn4+減小,Mn3+失去的電子,電子通過(guò)二氧化錳和石墨烯傳遞到吸附在催化劑表面的臭氧分子,并與臭氧反應(yīng)產(chǎn)生超氧自由基,降解CLX。研究表明,在降解水中CLX時(shí),復(fù)合催化劑的效率Mn02-GO優(yōu)于MnO2,氮原子改性催化劑Mn02-NGO能夠提高催化效率,但是不能提高催化劑的穩(wěn)定性,而氨基改性的復(fù)合催化劑Mn02-NH2-GO同時(shí)顯著提高催化效率和穩(wěn)定性。Mn02-NH2-GO催化臭氧氧化能夠高效降解水中的CLX,有望推廣用于抗生素廢水的處理。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

水排放和畜牧場(chǎng)廢水排放是渭河四環(huán)素抗生素的主要來(lái)源［３４］。在長(zhǎng)江三角洲、逡逑珠江三角洲、黃河三角洲及江漢平原、巢湖流域等區(qū)域地表水中也檢出抗生素，逡逑其污染情況如圖２．１所示，五個(gè)地區(qū)中，江漢平原地表水中的抗生素污染情況最逡逑嚴(yán)重，水中抗生素濃度達(dá)到８９４．６ｎｇ／Ｌ。逡逑５逡逑

里的農(nóng)作物，其在根莖汲取土壤水分的同時(shí)，也會(huì)富集水中的抗生素，使農(nóng)產(chǎn)品逡逑含有抗生素，這些農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)市場(chǎng)流通，通過(guò)食物鏈的傳遞，抗生素進(jìn)入人體，逡逑對(duì)人體健康安全產(chǎn)生影響［４５］�？股卦诃h(huán)境中的傳播路徑如圖２．２所示。逡逑７逡逑

氧化的基礎(chǔ)上，向反應(yīng)體系引入固體催化劑，該催化劑能夠和水中溶解的臭氧反逡逑應(yīng)，加快臭氧分解，并引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成大量氧化活性高的自由基，從逡逑而加快有機(jī)污染物氧化去除速率和提高有機(jī)物的礦化率。如圖２．３所示，非均相逡逑催化臭氧氧化使用的固體催化劑至少要滿足以下三個(gè)條件中的一項(xiàng)：逡逑（１）

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李旭凱;郭杏妹;張秋云;李來(lái)勝;;天然水體主要本底成分對(duì)催化臭氧氧化草酸的影響[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年02期

2 袁亞茹;申哲民;郭衛(wèi)民;;臭氧氧化對(duì)有機(jī)物降解的構(gòu)效關(guān)系[J];凈水技術(shù);2017年09期

3 李旭凱;譚子君;鄭丹丹;李鑫;溫海連;;活性炭催化臭氧氧化水中諾氟沙星[J];化工環(huán)保;2016年04期

4 李旭凱;謝桂紅;郭轉(zhuǎn)弟;黃婧虹;;活性炭及其負(fù)載活性組分催化臭氧氧化機(jī)理[J];廣東化工;2012年05期

5 宋世龍;張志強(qiáng);;基于臭氧氧化的垃圾滲瀝液處理技術(shù)[J];環(huán)境衛(wèi)生工程;2012年04期

6 龔小芝;趙輝;萬(wàn)國(guó)暉;劉正;欒金義;;石化廠污水反滲透濃水的催化臭氧氧化處理[J];化工環(huán)保;2012年05期

7 ;ITT研究發(fā)現(xiàn)臭氧氧化能有效處理環(huán)境內(nèi)分泌干擾物[J];中國(guó)給水排水;2009年14期

8 齊飛;陳忠林;徐冰冰;焦中志;;氧化鋁催化臭氧氧化去除水中痕量嗅味物質(zhì)[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年10期

9 崔龍哲;申哲昊;吳桂萍;丁太燮;;活性炭臭氧氧化處理水中聚乙二醇的研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2006年08期

10 尹獻(xiàn)林;王海英;;臭氧氧化炭黑表面改性的研究[J];河北化工;2006年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 邴吉帥;聶玉倫;胡春;;Fe_2O_3/Al_2O_3@SBA-15催化臭氧氧化水中布洛芬的機(jī)理研究[A];2014年第12屆全國(guó)水處理化學(xué)大會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2014年

2 杜鑫;張澤田;唐鑫;杜燁;劉鑫;吳乾元;胡洪營(yíng);;臭氧氧化對(duì)印染廢水有機(jī)物處理特性的研究[A];2018中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集（第一卷）[C];2018年

3 杜鑫;張澤田;唐鑫;杜燁;劉鑫;吳乾元;胡洪營(yíng);;臭氧氧化對(duì)印染廢水有機(jī)物處理特性的研究[A];2018中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集（第二卷）[C];2018年

4 陳偉銳;孫強(qiáng)強(qiáng);李來(lái)勝;;改性有序硅基介孔分子篩在催化臭氧氧化中的應(yīng)用研究[A];2014年第12屆全國(guó)水處理化學(xué)大會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2014年

5 呂玉娟;劉芳;傅浩;張道斌;張暉;;超聲強(qiáng)化臭氧氧化橙黃Ⅱ染料廢水的脫色效能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第八屆水處理化學(xué)大會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

6 劉修恒;陳暉;詹炳炎;周江橋;祝恒成;陳志遠(yuǎn);;臭氧氧化預(yù)處理對(duì)腎缺血再灌注損傷凋亡的影響[A];第十五屆全國(guó)泌尿外科學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

7 段麗杰;張道斌;張銘;周晶;張朝漾;張暉;;超聲強(qiáng)化臭氧氧化甲基橙的脫色研究[A];第二屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2004年

8 馬寧;劉操;王培京;孟慶義;李其軍;;碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)化催化臭氧氧化對(duì)再生水深度凈化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第20分會(huì)：環(huán)境與健康[C];2014年

9 周江橋;邱濤;陳暉;陳志遠(yuǎn);祝恒成;葛名歡;胡云飛;劉修恒;;臭氧氧化預(yù)處理對(duì)腎缺血再灌注損傷的保護(hù)作用[A];2012中國(guó)器官移植大會(huì)論文匯編[C];2012年

10 孫慶峰;余剛;鄧述波;;重組基因酵母檢測(cè)DDT及其臭氧氧化產(chǎn)物雌激素活性[A];持久性有機(jī)污染物論壇2006暨第一屆持久性有機(jī)污染物全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 本報(bào)記者李良;臭氧氧化深度處理飲用水[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2013年

2 本報(bào)記者 湯璇 通訊員 徐桂林 蔣明 王鵬翔;廣州垃圾除臭走在全國(guó)前列[N];廣東建設(shè)報(bào);2004年

3 記者 葉平生 通訊員 徐桂林 蔣明 王鵬翔;明年起壓縮站不再有臭味[N];廣州日?qǐng)?bào);2004年

4 虢清偉 邴永鑫 邢飛龍;依托水專項(xiàng)創(chuàng)新科技 保障東深供水安全[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2018年

5 文金品;廣州垃圾壓縮站采用新工藝[N];中華建筑報(bào);2004年

6 本報(bào)記者 李娟 特約通訊員 王茂桓;腈綸行業(yè)松動(dòng)環(huán)�！熬o箍咒”[N];中國(guó)紡織報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張建琳;陶瓷膜分離與MnO_2催化臭氧氧化耦合技術(shù)對(duì)污水深度處理的研究[D];大連理工大學(xué);2017年

2 白智勇;催化臭氧技術(shù)降解污水中抗生素類污染物的效能和原理研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

3 吉?jiǎng)?lì);吸附—催化臭氧氧化協(xié)同降解液相有機(jī)污染物的研究[D];浙江大學(xué);2009年

4 齊飛;鋁氧化物催化臭氧氧化水中嗅味物質(zhì)的效能與機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 王群;氧化鈰催化臭氧氧化水中有機(jī)物及控制溴酸鹽研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 高國(guó)瀛;復(fù)合鐵錳硅酸鹽催化臭氧氧化水中磺胺甲惡唑的效能與機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 Faheem Nawaz;氧化錳基材料催化臭氧氧化酚類混合污染物的活性物種及反應(yīng)路徑研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(過(guò)程工程研究所);2016年

8 袁磊;浮石及其載羥基化鋅催化臭氧氧化對(duì)氯硝基苯的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 劉s

本文編號(hào)：2752185