【摘要】：藥品與個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)由于近年來(lái)廣泛在地表水、地下水以及飲用水中被檢測(cè)出來(lái),引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。PPCPs在長(zhǎng)時(shí)間在暴露在水體中會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成不良的影響。高級(jí)氧化法(AOPs)作為一種高效的去除PPCPs的一種手段,還具備著許多可以提升的潛能,其中的包含的機(jī)理研究也存在著部分空白。本文以酮洛芬(KET)作為目標(biāo)污染物,研究了其在臭氧與過(guò)硫酸氫鉀復(fù)合鹽(O_3/PMS)下的降解過(guò)程;以及在模擬太陽(yáng)光下,利用臭氧聯(lián)合光催化劑(TiO_2/CDs)降解環(huán)丙沙星(CIP)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:(1)利用臭氧(O_3)以及臭氧聯(lián)合過(guò)硫酸氫鉀復(fù)合鹽(O_3/PMS)降解酮洛芬(KET)模擬廢水,對(duì)比了兩個(gè)體系中酮洛芬的降解效果以及初始pH值對(duì)酮洛芬降解的影響,并探究了降解機(jī)理。結(jié)果表明,酮洛芬的降解符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)。PMS能促進(jìn)臭氧氧化降解酮洛芬,在一定實(shí)驗(yàn)條件下其促進(jìn)率為58.6%。在對(duì)pH值研究中發(fā)現(xiàn),初始pH值對(duì)兩個(gè)體系降解酮洛芬均有明顯的影響,pH值越高降解效果越好,同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)降解過(guò)程中的pH變化隨著反應(yīng)進(jìn)程推移不斷降低。體系中同時(shí)存在O_3、·OH及SO_4~(·—),它們對(duì)酮洛芬降解的貢獻(xiàn)率分別為4.35%、54.35%、41.30%,同時(shí)也對(duì)其中的機(jī)理進(jìn)行了闡述。(2)在本章節(jié)中,主要目的集中在模擬太陽(yáng)光下的臭氧光催化過(guò)程中環(huán)丙沙星(CIP)的降解機(jī)理研究,光催化材料由TiO_2與碳點(diǎn)(CDs)在一定比例下通過(guò)水熱法合成制備。通過(guò)X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線光電子能譜(XPS)和zeta電位表征制備的光催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)。綜合研究證明,臭氧光催化降解CIP的過(guò)程中通過(guò)產(chǎn)生大量的活性自由基(·OH,O_2~(·—),h~+,等)以達(dá)到去除有機(jī)物的效果。在pH實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),光催化材料和CIP之間的排斥力隨著pH的增加而增強(qiáng),導(dǎo)致CIP在光催化材料上的吸附效果減弱,但同時(shí)羥基自由基(·OH)的生成速率也隨之增強(qiáng),最終兩者之間實(shí)現(xiàn)平衡并達(dá)到最大降解速率。結(jié)果表明,臭氧光催化過(guò)程的增強(qiáng)機(jī)制是由CDs表面累積了光生電子,并隨之被臭氧轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致h~+,O_3~(·—)和O_2~(·—)的連續(xù)生成。本文還利用了高分辨率精確質(zhì)譜(HRAM)LC-MS/MS對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物進(jìn)行了鑒定,提出了可能的臭氧光催化降解CIP的路徑。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 1-1. PPCPs 在環(huán)境中的轉(zhuǎn)移過(guò)程Fig. 1-1 Migration of PPCPs in the process（1）畜牧業(yè)的養(yǎng)殖廢水和生活廢水由于畜牧業(yè)中的養(yǎng)殖過(guò)程需要在食物中投放抗生素，以避免養(yǎng)殖動(dòng)物之病傳播。由于抗生素的廣泛利用，通過(guò)直接投喂給動(dòng)物的抗生素會(huì)有一大部用，導(dǎo)致有大量的抗生素未經(jīng)降解處理直接以固體廢物的形式排放進(jìn)入環(huán)境另外，如人類(lèi)排泄物一樣，動(dòng)物的排泄物中也存在著一部分未完全被體內(nèi)消素，在雨季時(shí)會(huì)通過(guò)雨水流入地下水或地表水中，進(jìn)而影響到水體生物和人（2）制藥廢水和醫(yī)療廢水藥廠和醫(yī)院在生產(chǎn)和消耗藥品的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量含有 PPCPs 的廢水有部分制藥過(guò)程中的廢料和未經(jīng)使用的藥物，以及醫(yī)院中的過(guò)期藥品和臨床過(guò)程中的藥品，會(huì)使大量的藥品未經(jīng)任何處理直接進(jìn)入醫(yī)療廢水當(dāng)中[12,13]。此

圖 2-1 單獨(dú) PMS、單獨(dú) O3和 O3/PMS 體系中酮洛芬的降解Fig. 2-1 Degradation kinetics of KET at PMS, O3 and O3/PMS systems.表 2-2 不同實(shí)驗(yàn)條件下酮洛芬降解的動(dòng)力學(xué)方程Table 2-2 Pseudo-first-order kinetic model of ketoprofen degradation at different reactionprocesses過(guò)程 氧化劑 方程 R2O3[O3]= 2 mg/L y = (-2.9±0.108)10-2x 0.995PMS [PMS]= 1.5 mg/L1y = -0.000x 0.999O2/PMS 1:0.75 y = -0.000x 0.9991:0.5 y = (-3.7±0.113)10-2x 0.9911:0.625 y = (-3.8±0.130)10-2x 0.9941:0.75 y = (-4.6±0.186)10-2x 0.997

Reaction condition (k)/min-1pH=3 0.236pH=5 0.267pH=7 0.320pH=9 0.340pH=11 0.353圖 3-7. 不同初始 PH 值下 6wt% TiO2/CDs 降解 CIP 的反應(yīng)速率Fig. 3-7 Influence of initial pH on the degradation rate of CIP in photocatalyticozonation process by 6wt% TiO2/CDs0 5 10 15 20-6-5-4-3-2-10pH=3pH=5pH=7pH=9pH=11ln/CC0Time/ min

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本文編號(hào)：2786089