Ag-石墨烯-TiO2材料制备及其光催化降解土霉素的研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longzhi2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
抗生素在我国医疗、畜牧养殖和农业等领域被大规模使用,是当下最受欢迎的药物之一。由于水环境中抗生素具有难降解、稳定、容易富集等特性,而传统的污水处理技术无法实现对其高效去除,导致抗生素对水环境造成的污染已成为目前亟待解决的问题。因此,开发一种新型高效且无二次污染的污水处理技术具有重要意义。在绿色环保发展理念下,TiO2光催化材料因具备处理效率高、操作简单、无二次污染等优势,广泛应用于抗生素废水处理,但其存在电子-空穴对复合率高、光催化量子效率低等局限性,严重阻碍TiO2光催化材料在处理抗生素废水方面的应用。如何通过改性TiO2材料提高对光的利用率已成为密切关注的热点话题。基于此,本论文以石墨烯、Ag、TiO2为主要原材料,采用一步水热法结合紫外光辐射沉积贵金属法制备Ag-石墨烯-TiO2复合材料,考察石墨烯投加量、载银量和煅烧温度三种因素对复合材料的理化特性和土霉素降解效能的影响;探讨复合材料投加量、初始浓度、p H等因素对土霉素降解效率的影响;采用扫描电镜、透射电镜、能谱、X-射线衍射、紫外-可见-近红外漫反射等表征手段对Ag-石墨烯-TiO2复合材料的微观形貌、元素组成、光学性状等进行分析;借助高效液相色谱质谱联用仪(HPLC-MS)分析土霉素降解中间产物,推导其可能存在的光催化降解途径,阐释其光催化降解机理。得出以下主要结论:(1)Ag-石墨烯-TiO2复合材料降解土霉素的活性实验表明,复合材料的最佳制备条件m(GO):m(TiO2)为1:4、载银量4%、煅烧温度200℃,该条件下复合材料对土霉素的降解率在360min后可达91.63%;土霉素降解的最佳条件为Ag-石墨烯-TiO2复合材料投加量20mg、土霉素初始浓度10mg/L、溶液p H=5、腐殖酸含量10mg/L。(2)Ag-石墨烯-TiO2复合材料的各项表征结果表明,一步水热法结合紫外光辐射沉积贵金属法能将Ag、石墨烯、TiO2三种材料成功复合,复合后材料中TiO2的晶相主要为锐钛矿相;在制备复合材料过程中除石墨烯和Ag外无其它杂质引入,耦合石墨烯和Ag的优异性能;使复合材料的晶体尺寸减小、比表面积增大、抑制光生电子-空穴复合等,强化Ag-石墨烯-TiO2复合材料的光催化性能。(3)Ag-石墨烯-TiO2复合材料回收利用实验表明,复合材料稳定性较好,在重复利用5次后对土霉素的降解率仍保持在75%以上。(4)借助高效液相色谱质谱联用仪对土霉素中间产物分析和自由基捕捉实验,可推测Ag-石墨烯-TiO2复合材料主要是通过产生羟基自由基(·OH)、光生空穴(h+)和超氧自由基(·O2-)等强氧化基团来氧化分解土霉素,使土霉素得到高效降解;土霉素主要是通过H取代、脱水、脱甲基、甲基氧化成醛基以及其他氧化反应被降解成H2O和CO2等小分子物质。
其他文献
贵州作为我国西南喀斯特地貌的中心,其石漠化面积居我国首位。石漠化的发展加重了水土流失、降低了土壤水分和养分调蓄能力,进而使环境恶化、自然灾害频繁发生,制约着喀斯特地区社会经济的发展。因此,研究如何有效地控制和减少喀斯特地区土壤水分、养分的流失对于该地区生态环境的保护至关重要。生物炭的施用能有效的减少土壤水分、养分的流失,但生物炭作为一种粉末状颗粒,施于土壤易随水迁移,回收再利用率低。因此,利用海藻
汞及其化合物是一种具有持久性、全球性和生物毒性的重金属污染物,尤其在湿地和湖泊等淹水、低氧环境中,易被硫酸盐还原菌等厌氧微生物转化为具有强烈生物累积性和神经毒性的甲基汞,并通过食物链放大效应威胁人类的健康。稻田是汞甲基化的关键场所之一,水稻对甲基汞(Me Hg)表现出较强的富集能力,因此,食用稻米可能是稻田Me Hg进入食物链的重要途径。秸秆等农业有机废弃物还田既能减少秸秆燃烧带来的大气环境问题,
为了处理大量遗留下来或即将产生的废弃矿井,并解决废弃矿井带来的一系列问,可利用废弃煤矿的地下空间建设地下抽水蓄能电站,实现对地下空间高效合理利用,同时增强电网吸纳可再生能源的容量。由此,本文针对废弃矿井地下空间改造抽水蓄能电站构想,进行了巷道围岩力学参数测定和数值实验分析、改造抽水蓄能电站的可行性分析、影响因素评价以及技术经济分析。本论文主要研究内容和成果包括:(1)对废弃矿井进行调研,查询矿井的
学位
城市综合管廊可以实现市政公用管线的“统一规划、统一建设与管理”,满足城市道路地下空间的综合开发利用,已成为国内外城市市政管线施工的发展方向。盖板式分体管廊是一种全新的预制管廊,可望有效解决现有预制分体综合管廊施工中普遍存在的装配工艺难度较大、制造精度不足和施工周期长等问题。但预制盖板式分体管廊下仓体高度方向尺寸较常规分体式管廊高度方向尺寸增加较大,其对应浇筑模具在尺寸精度、刚强度及开合模机构的结构
非甾体抗炎镇痛药物(NSAIDs)是全球范围内使用量最大的药物种类之一,具有难生物降解性、持久性、生物毒性等特性,对生态环境和人类健康构成了潜在的安全隐患。光催化和过硫酸盐氧化技术均是污水处理领域中备受关注的两种前沿技术,合理选用高效、稳定的催化剂是其关键所在。铁酸铋(BiFeO3)独特的微观结构和物理化学特性赋予了其催化多功能性,作为半导体材料具有良好的可见光响应,作为类Fenton反应催化剂具
学位
随着城市规模的不断拓宽,在有限的空间内人们渴望得到更多用于建设的土地。建设用地稀缺,已成为人们共同面临的难题,山区丘陵地带空间大,但坡度较陡不适合日常建设生活的需求,若将沟壑填平,回填地区土的密实程度远不能满足建设需求。强夯法是处理此类不良地基的有效技术,在我国地基加固工程中广泛应用,由于强夯法工程应用超前于理论研究,所以本文依托实际工程,主要研究工作如下:查阅大量文献阐述地基的加固方法,并介绍强
学位
雷雨云中闪电的触发仍是一个未解之谜,问题的关键在于闪电如何在比击穿阈值电场低一个数量级的背景电场中引发。本文对影响水成物粒子触发流光的几个重要参数进行了研究,模拟了在匀强电场中从孤立水成物粒子触发正流光。在模拟研究过程中,考虑了水成物尺寸、形状和水成物表面带电量这三个关键参数。另外还研究了水成物所处环境的初始电子密度对流光触发的影响。模拟结果显示,对于不带电荷的球状或棒状水成物,较大的尺寸能够更容