本文關鍵詞：碳納米管修飾電極電催化還原去除廢水中的氯霉素類抗生素

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【摘要】：抗生素具有廣譜高效的殺菌特性,被廣泛應用于人類和動物疫病防控。特別是規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖和水產養(yǎng)殖產生的糞便中含有大量抗生素,它們可以通過施肥和灌溉等方式進入土壤和水環(huán)境,不僅影響生態(tài)環(huán)境安全,還可通過食物鏈進入人體,影響人體健康�？股刈鳛榄h(huán)境新型污染物,已經(jīng)引起學術界、政府和公眾的廣泛關注。以氯霉素(CAP)、甲砜霉素(TAP)和氟苯尼考(FF)為代表的氯霉素類抗生素是一類典型抗生素,能夠引起血液系統(tǒng)毒性、灰嬰綜合癥和胚胎毒性等癥狀,在廢污水和水環(huán)境中被頻繁檢出,其環(huán)境危害不容忽視。針對水環(huán)境中大量存在的氯霉素類抗生素,研究簡便有效的去除方法,對于保護水環(huán)境質量和人體健康都具有重要的意義。目前,水體中抗生素的去除方法主要有傳統(tǒng)處理法、氧化法、吸附法和薄膜法等,這些方法存在處理效率低、投資大、能耗高或容易造成二次污染等問題。電化學法具有高效、低成本、操作簡便和環(huán)境友好等特點,其中電氧化處理抗生素需要較高的氧化電位,氧化電位過高不僅增加能耗,嚴重腐蝕電極,還會加劇析氧、析氯等副反應;電還原技術處理抗生素表現(xiàn)出一定的潛力,卻受到電極材料的制約。碳納米管具有長徑比和比表面積大、穩(wěn)定性強和量子效應明顯等特性,用做修飾材料能夠降低電極的過電勢,增加電流響應,提高電極的選擇性和靈敏度。通常直接將碳納米管超聲分散在純水中,成膜效果不理想,而表面活性劑同時具有親水和親脂特性,能夠將碳納米管均勻穩(wěn)定地分散在水中。為此,本研究采用表面活性劑分散碳納米管,研制碳納米管修飾電極,通過電催化還原去除模擬廢水中的氯霉素類抗生素,鑒定其還原產物,探討氯霉素類抗生素的電催化還原機制,獲得如下的主要研究結果:1.獲得碳納米管修飾電極的最佳制備條件,即采用雙十六烷基磷酸(DHP)分散多壁碳納米管(MWCNTs),控制MWCNTs和DHP的配比為1:1,滴涂15μL分散液于玻碳電極上。采用掃描電鏡分析與循環(huán)伏安分析對制備的修飾電極進行表征,發(fā)現(xiàn)碳納米管被成功修飾到玻碳電極表面。2.獲得電催化還原氯霉素類抗生素的最佳條件,即還原CAP的偏壓為-1.1V,還原TAP和FF的偏壓為-1.2V,底液為0.1mol/L的NH_3·H_2O-NH_4Cl溶液和初始pH為7。電催化還原處理濃度為2mg/L的CAP、TAP和FF的模擬廢水24h,獲得的去除率分別為93.57%、86.67%和89.49%,去除過程均符合一級反應動力學模型,去除速率常數(shù)分別為0.1222、0.0837和0.0915h~(-1),半衰期分別為5.67、8.28和7.56h。本方法特別適合于處理低濃度的氯霉素類抗生素廢水,處理濃度為1mg/L的CAP、TAP和FF的模擬廢水12h,獲得的去除率分別為82.71%、76.19%和78.44%,再生3次的修飾電極對3種抗生素的去除率分別達到79.04%、70.59%和71.18%。3.當偏壓為-1.2V、底液為0.1mol/LNH_3×H_2O-NH_4Cl溶液、初始pH為7時,電催化還原處理濃度均為2mg/L的CAP、TAP和FF的混合模擬廢水24h,獲得的去除率分別為82.95%、68.12%和78.56%,去除過程符合一級反應動力學方程,去除速率常數(shù)分別為0.0757、0.0473和0.0618h~(-1),半衰期分別為9.16h、14.65h和11.22h。4.采用液相色譜-串聯(lián)質譜分析法(LC-MS/MS),鑒定了CAP、TAP和FF的還原產物,分析了電催化還原CAP、TAP和FF的可能途徑。研究發(fā)現(xiàn),電催化不僅還原了CAP中的硝基,還可以進一步還原羰基;電催化不僅還原了TAP、FF中的羰基,還可以部分甚至全部脫氯。
【關鍵詞】：碳納米管 修飾電極 電催化還原 氯霉素類抗生素 還原機制
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第1章 文獻綜述13-27
• 1.1 氯霉素類抗生素13-18
• 1.1.1 氯霉素類抗生素的理化性質13-14
• 1.1.2 氯霉素類抗生素的使用及其危害14-16
• 1.1.3 氯霉素類抗生素污染現(xiàn)狀16-18
• 1.2 抗生素處理方法研究進展18-23
• 1.2.1 傳統(tǒng)處理法18-19
• 1.2.2 氧化法19-21
• 1.2.3 吸附法21
• 1.2.4 薄膜法21
• 1.2.5 電化學法21-22
• 1.2.6 其它處理方法22-23
• 1.3 碳納米管及其應用23-25
• 1.3.1 碳納米管的結構23
• 1.3.2 碳納米管的特性23
• 1.3.3 碳納米管的應用23-24
• 1.3.4 碳納米管的分散24-25
• 1.4 總結與展望25-27
• 第2章 引言27-31
• 2.1 研究目的與意義27-28
• 2.2 研究內容28
• 2.2.1 碳納米管修飾電極的制備與表征28
• 2.2.2 電催化還原去除氯霉素類抗生素28
• 2.2.3 電催化還原去除氯霉素類抗生素的機制分析28
• 2.3 研究特色28-29
• 2.4 技術路線29-31
• 第3章 材料與方法31-39
• 3.1 實驗材料31
• 3.2 主要儀器與試劑31-33
• 3.2.1 主要儀器31-32
• 3.2.2 主要試劑32-33
• 3.3 實驗步驟與方法33-35
• 3.3.1 電催化還原裝置33
• 3.3.2 碳納米管修飾電極的制備與表征33-34
• 3.3.3 電催化還原去除單一抗生素34-35
• 3.3.4 電催化還原去除混合抗生素35
• 3.3.5 電催化還原氯霉素類抗生素的機制分析35
• 3.4 分析測試方法35-37
• 3.4.1 氯霉素類抗生素的測定方法35-37
• 3.4.2 抗生素及其還原產物的鑒定37
• 3.5 數(shù)據(jù)處理與分析方法37-39
• 第4章 結果與討論39-61
• 4.1 碳納米管修飾電極的制備與表征39-43
• 4.1.1 碳納米管修飾電極的制備39-41
• 4.1.2 碳納米管修飾電極的表征41-43
• 4.2 電催化還原去除單一抗生素43-49
• 4.2.1 電催化還原條件的優(yōu)化43-46
• 4.2.2 電催化還原氯霉素類抗生素的動力學特征46-47
• 4.2.3 抗生素濃度對電催化還原的影響47-48
• 4.2.4 碳納米管修飾電極的再生48-49
• 4.3 電催化還原去除混合抗生素49-52
• 4.4 電催化還原氯霉素類抗生素的機制分析52-61
• 4.4.1 電催化還原氯霉素的機制分析53-55
• 4.4.2 電催化還原甲砜霉素的機制分析55-57
• 4.4.3 電催化還原氟苯尼考的機制分析57-61
• 第5章 結論與建議61-63
• 5.1 主要結論61
• 5.2 建議61-63
• 參考文獻63-73
• 致謝73-75
• 在學期間發(fā)表論文和參加的科研項目75

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1 馬凌,李明時,孟益民;二氧化碳電催化還原反應的研究[J];蘭州大學學報;1992年01期

2 許書楷,張瀛州,周紹民;FeCl_2-K_2MoS_4體系電催化還原乙炔為乙烯[J];應用化學;1987年02期

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4 鐘傳建,張朝炎,嚴興國,許丁友,王仲權;乙炔在銅/石墨陰極上的電催化還原加氫和電引發(fā)聚合[J];無機化學學報;1985年00期

5 吳也凡,王水菊,洪亮,林國棟,袁有珠,蔡啟瑞;分子氮的電催化還原[J];高等學�；瘜W學報;1991年09期

6 孫旦子;劉洪濤;黃海平;朱果逸;;碳納米管膜修飾玻碳陶瓷復合材料電極對亞硝酸鹽的電催化還原[J];分析化學;2007年01期

7 鄧忠華;呂功煊;;一維亞微米多鉬酸鹽形貌可控合成及氧的電催化還原研究(英文)[J];分子催化;2012年06期

8 梁斌;趙元弟;高作寧;;羥胺在碳納米管修飾玻碳電極上的電催化還原及電化學動力學性質研究[J];分析試驗室;2006年09期

9 張存根;莊瑞舫;王茂元;周秋華;;四—(3,4)—二氯苯基)—卟啉的鐵、錳配合物的修飾電極對水中溶解氧的電催化還原[J];化學研究與應用;1992年04期

10 王明艷;許興友;高健;賈能勤;;新型銅配合物修飾熱解石墨電極上的氧電催化還原[J];催化學報;2006年11期

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1 張莉艷;張金花;張秀梅;尹曉娟;褚道葆;;納米TiO_2/碳納米管復合膜電極在DMF溶液中對糠醛的異相電催化還原[A];第十三次全國電化學會議論文摘要集（下集）[C];2005年

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3 鄧飛;碳納米管修飾電極電催化還原去除廢水中的氯霉素類抗生素[D];西南大學;2016年

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6 井華;兩種三元硫化物催化劑制備及其光電催化還原CO_2[D];山東農業(yè)大學;2014年

7 張莉艷;納米TiO_2/碳納米管復合膜電極對糠醛及二氧化碳的電催化還原研究[D];安徽師范大學;2006年

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10 李亞男;金屬酞菁修飾電極對分子氧的電催化還原研究[D];黑龍江大學;2007年

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本文編號：673204