近年來,基于過硫酸鹽（Persulfate,PS）的高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）被大量研究并用于土壤和廢水修復(fù)。相比于熱活化能耗高、光催化條件苛刻等缺點(diǎn),固體非均相催化劑活化PS以其能耗少、效果強(qiáng)逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文以自制的負(fù)載型生物炭材料為催化劑,以四環(huán)素（Tetracycline,TC）為目標(biāo)污染物,研究了不同類型的生物炭材料對(duì)PS的活化途徑,初步分析了TC的降解機(jī)理。主要研究成果如下:（1）采用溶解-蒸干-熱解法制備了氮、銅共摻雜生物炭（N-Cu/BC）材料,并將其應(yīng)用于活化PS降解水中的TC。結(jié)果顯示,相比于單獨(dú)摻雜N或Cu,共摻雜生物炭具備更好的催化效果,在最佳條件下,90分鐘內(nèi)將20 mg/L的TC完全去除。該體系具有對(duì)PS的需求量低、催化效果好、p H適用范圍寬和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),高濃度的氯離子和碳酸氫根離子對(duì)污染物的降解影響小。淬滅實(shí)驗(yàn)、EPR檢測(cè)、剩余PS濃度測(cè)定和電化學(xué)等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,N-Cu/BC/PS體系中存在自由基和非自由基兩種活化途徑,但以自由基途徑為主導(dǎo)。自由基途徑下,材料表面的Cu活化PS產(chǎn)生羥基自由基（HO·）并與TC發(fā)生反應(yīng),生成一系列中間產(chǎn)物甚至直... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

OBC-Fe3O4活化PDS降解四環(huán)素的機(jī)理Figure1.2ProposedmechanismofPDSactivationbyOBC-Fe3O4forTCdegradation

第一章緒論7普通炭材料，活性增強(qiáng)的原因主要是氮元素的摻雜和sp2雜化的碳骨架。Duan等人[58]利用氮摻雜碳納米管（NoCNTs）活化過硫酸鹽降解苯酚，發(fā)現(xiàn)氮摻雜的性能比未摻雜的碳納米管高57.4倍，比過渡金屬催化劑α-MnO2和Co3O4高16.9和15.6倍，自由基途徑和非自由基途徑均在活化過程中起作用。PMS首先被活化，在得到電子后生成硫酸根自由基和羥基自由基進(jìn)而降解有機(jī)物。而在非自由基途徑中，PMS分子先與炭結(jié)構(gòu)中的sp2雜化體系，再與被吸附的苯酚發(fā)生反應(yīng)，高共價(jià)π電子可激活PMS中的O-O鍵，并且氮摻雜劑（特別是對(duì)于季氮）將進(jìn)一步活化相鄰的C并顯著提高催化性能（圖1.3）。圖1.3氮摻雜碳納米管活化PMS的機(jī)理Figure1.3MechanismofPMSActivationonN-DopedCNTs1.3研究意義與內(nèi)容1.3.1研究意義四環(huán)素類抗生素在人類生活中不可或缺，但目前對(duì)制藥廢水等含大量抗生素的廢水處理工藝尚不完善，大量的抗生素被排放到自然環(huán)境中，對(duì)自然環(huán)境造成極大的污染。高級(jí)氧化技術(shù)被認(rèn)為是能有效控制有機(jī)污染物的手段，在基于過硫酸鹽的高級(jí)氧化中，過硫酸鹽需要通過外部激活來產(chǎn)生氧化效果。過渡金屬及其氧化物作為一類高效的過硫酸鹽催化劑，能活化過硫酸鹽產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的自由基，進(jìn)而降解大部分

第二章氮、銅共摻雜生物炭材料活化過硫酸鹽降解水中四環(huán)素的機(jī)理研究15圖2.1N-Cu/BC的形貌圖（a,b,c）和能譜圖（d,e,f）Figure2.1SEMimage(a,b,c)andEDSmapping(d,e,f)ofN-Cu/BC.通過對(duì)材料的BET分析作氮?dú)馕矫摳角�和孔徑分布圖（圖2.2a），這是典型的Ⅱ型吸附脫附曲線，該材料具有典型的介孔結(jié)構(gòu)，其孔徑主要分布在10-50nm之間。Barrett-Joyner-Halenda（BJH）分析表明，該材料的比表面積為352.43m2/g，主要是介孔結(jié)構(gòu)所致。較大的比表面積和類海膽狀的銅化合物為氧化反應(yīng)提供了足夠的活性位點(diǎn)，以增強(qiáng)材料的催化效果，也在一定程度上提高了對(duì)污染物的吸附能力。圖2.2(a)N-Cu/BC的氮?dú)馕矫摳角�及孔徑分布圖；（b）N-Cu/BC使用前后的XRD譜圖Figure2.2(a)N2adsorption–desorptionisothermandporesizedistributioncurveofN-Cu/BC.(b)XRDpatternsofthefreshandusedN-Cu/BCmaterial.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]臭氧氧化-SBR聯(lián)合工藝處理四環(huán)素生產(chǎn)廢水的研究[D]. 楊朝昆.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015



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