【摘要】：抗生素對(duì)環(huán)境的危害已經(jīng)引起了人們的廣泛重視.本實(shí)驗(yàn)以改性生物炭(MB)為載體制備了負(fù)載納米零價(jià)鐵的功能生物炭(Fe/MB).以頭孢噻肟(CFX)為目標(biāo)抗生素,研究了該材料對(duì)頭孢噻肟的降解特性及影響因素,并探討了去除機(jī)理.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,50 min內(nèi)頭孢噻肟的去除率為92%(Fe/MB用量為0.4 g·L~(-1),溶液p H=5.0,頭孢噻肟濃度為20 mg·L~(-1),振蕩速率為200 r·min~(-1),檸檬酸濃度為1.47 mmol·L~(-1)).頭孢噻肟的去除過程存在改性生物炭的吸附和納米零價(jià)鐵還原降解的協(xié)同作用,數(shù)據(jù)符合偽二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程(R20.99).采用紫外可見光譜結(jié)合質(zhì)譜分析了降解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)并提出頭孢噻肟的降解途徑.
【圖文】：

7期吳鴻偉等:改性生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵去除水體中頭孢噻肟613cm－1產(chǎn)生了一個(gè)新的Fe—O振動(dòng)峰，說明了成功地將鐵負(fù)載到炭基質(zhì)上(Liuetal．，2015)．同時(shí)，由于鐵的引入，導(dǎo)致酚C—O鍵在1135cm－1處的峰明顯加強(qiáng)．圖1試樣的紅外光譜圖(a)和X射線衍射圖(b)Fig．1FTIＲspectra(a)andX-raydiffractionplot(b)ofmaterials3．1．2XＲD改性生物炭、Fe及Fe/MB的XＲD譜圖見圖1b．2θ在20°～24°對(duì)應(yīng)的衍射峰為改性生物炭中的無組織炭，該峰在MB及Fe/MB兩種材料中均有出現(xiàn)．2θ=44．4°對(duì)應(yīng)的衍射峰是零價(jià)鐵的特征峰，說明Fe/MB中含有零價(jià)鐵(Wuetal．，2017)．衍射峰位于2θ=62．8°對(duì)應(yīng)的是Fe2O3的特征峰，表明Fe及Fe/MB在制備和表征過程中部分鐵表面被氧化(翁秀蘭等，2012)．3．1．3TEM零價(jià)鐵與Fe/MB的TEM圖譜如圖2所示．由圖2a可知，由于范德華力和表面高化學(xué)勢(shì)，鐵的零價(jià)鐵團(tuán)聚十分嚴(yán)重，呈鏈狀或團(tuán)狀，導(dǎo)致反應(yīng)活性下降(Xuetal．，2013)．用改性生物炭做基質(zhì)時(shí)，納米零價(jià)鐵可以很好地分散在生物炭表面，呈球狀，平均直徑約為50nm，團(tuán)聚現(xiàn)象大為降低(圖2b)．圖2c顯示了Fe/MB的能量散射X射線光譜，證明樣品中含有鐵元素．結(jié)合3．1．1節(jié)紅外光譜的分析，，可以表明鐵被成功地負(fù)載到MB的表面．圖2Fe(a)，F(xiàn)e/MB(b)的透射掃描電鏡圖和Fe/MB(c)的能量散射X射線光譜Fig．2TEMimagesofFe(a)，F(xiàn)e/MB(b)andEDXspectraofFe/MB(c)3．2不同材料去除頭孢噻肟的比較不同材料對(duì)頭孢噻肟的去除率如圖3所示．實(shí)驗(yàn)條件為:0．5g·L－1催化劑，20mg·L－1頭孢噻肟，反應(yīng)時(shí)間160min，溫度298K．由圖3可知，F(xiàn)e/MB對(duì)頭孢噻肟的去除效果最好，在100min達(dá)到吸附平衡，去除率為72．2%．在相同的時(shí)間內(nèi)MB、OB和Fe的去除效率分別為42．1

是Fe2O3的特征峰，表明Fe及Fe/MB在制備和表征過程中部分鐵表面被氧化(翁秀蘭等，2012)．3．1．3TEM零價(jià)鐵與Fe/MB的TEM圖譜如圖2所示．由圖2a可知，由于范德華力和表面高化學(xué)勢(shì)，鐵的零價(jià)鐵團(tuán)聚十分嚴(yán)重，呈鏈狀或團(tuán)狀，導(dǎo)致反應(yīng)活性下降(Xuetal．，2013)．用改性生物炭做基質(zhì)時(shí)，納米零價(jià)鐵可以很好地分散在生物炭表面，呈球狀，平均直徑約為50nm，團(tuán)聚現(xiàn)象大為降低(圖2b)．圖2c顯示了Fe/MB的能量散射X射線光譜，證明樣品中含有鐵元素．結(jié)合3．1．1節(jié)紅外光譜的分析，可以表明鐵被成功地負(fù)載到MB的表面．圖2Fe(a)，F(xiàn)e/MB(b)的透射掃描電鏡圖和Fe/MB(c)的能量散射X射線光譜Fig．2TEMimagesofFe(a)，F(xiàn)e/MB(b)andEDXspectraofFe/MB(c)3．2不同材料去除頭孢噻肟的比較不同材料對(duì)頭孢噻肟的去除率如圖3所示．實(shí)驗(yàn)條件為:0．5g·L－1催化劑，20mg·L－1頭孢噻肟，反應(yīng)時(shí)間160min，溫度298K．由圖3可知，F(xiàn)e/MB對(duì)頭孢噻肟的去除效果最好，在100min達(dá)到吸附平衡，去除率為72．2%．在相同的時(shí)間內(nèi)MB、OB和Fe的去除效率分別為42．1%、7．4%、27．1%．MB去除頭孢噻肟主要是吸附作用，而Fe主要是還原作用(Mukherjeeetal．，2015)．由上述數(shù)據(jù)可知，在去除頭孢噻肟的過程中，吸附作用和還原作用共存，且吸附作用更顯著．Fe/MB的去除效率大于MB和Fe去除效率的代數(shù)和(69．2%)，闡明了納米零價(jià)鐵在2693

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