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纳米零价铁材料的制备及其催化效能研究【字数:7656】

2024-02-25 15:12编辑: www.jxszl.com景先生毕设
近些年来,人们大量使用喹诺酮类抗生素应用于医疗、养殖业和农业等行业,这导致喹诺酮类抗生素的残留可以在地表水和地下水中被大量监测出来,成为了一类新兴的饮用水源污染物。由于抗生素的残留对人类环境系统具有潜在危害,因此抗生素的残留问题受到了许多研究者的关注。利用硫酸根自由基的高级氧化技术降解喹诺酮类抗生素具有氧化性强、低毒低残留等优点,且纳米零价铁可以在条件温和与能耗较低的条件下有效催化硫酸根自由基。本试验主要探究了纳米零价铁的制备方法以及纳米零价铁/过硫酸盐体系在不同反应条件下对诺氟沙星降解氧化的效果,其中讨论了纳米零价铁投加量、过硫酸盐投加量、反应温度及pH对诺氟沙星降解效果的影响。研究结果表明纳米零价铁活化过硫酸盐工艺可以有效降诺氟沙星,最佳条件为零价铁投加量为0.16 g/L,过硫酸钠浓度为0.5 mmol/L,反应温度为35℃的酸性溶液中。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言(或绪论)1
1材料与方法2
1.1实验材料 2
1.1.1 实验设备2
1.1.2 实验试剂2
1.1.3 喹诺酮类抗生素3
1.1.4 纳米零价铁的制备3
1.2实验研究方法 3
1.3诺氟沙星定量分析3
1.4指标计算方法3
2纳米零价铁活化PS对抗生素的降解研究3
2.1纳米零价铁的表征3
2.2纳米零价铁投加量对反应的影响4
2.3过硫酸钠投加量对反应的影响5
2.4pH对反应的影响5
2.5温度对反应的影响6
2.6自由基鉴定6
3分析各种因素对降解产生影响的原因7
3.1PS活化nZVI机制分析7
3.2纳米零价铁投加量对反应的影响分析7
3.3过硫酸钠投加量对反应的影响分析8
3.4pH对反应的影响分析8
3.5温度对反应的影响分析9
3.6自由基对反应的影响分析9
4结论9
致谢9
参考文献9< *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072
br /> 纳米零价铁材料的制备及其催化效能研究
引言
引言
纳米零价铁(nZVI)材料的粒径约为1~100nm,具有还原性强、比表面积高、价格经济、反应活性优异等特点已受到国内外研究者极大的重视。纳米零价铁可以通过氧化、吸附、催化等机制降解土壤、水、及大气中的环境污染物,包括有机污染物(如卤代有机化合物、硝基芳香化合物、内分泌干扰物等)、无机污染物(如重金属、无机阴离子、放射性元素等),是一种拥有广阔应用前景的新兴金属铁系材料。为获得满意的修复效果,提高反应效率,纳米零价铁制备方法的改良和提高性能的技术方法如表面修饰和与其他成熟技术耦合等,是目前国内外研究的热点[1]。
高级氧化技术(Advanced Oxidation Process, AOPs)是指氧化反应中氧化剂在声、光、电、高温或高压的作用条件下生成氧化性极强的自由基(如羟基自由基、硫酸根自由基等),由于其氧化性比普通氧化剂高,可以将目标污染物降解为低毒无毒的小分子物质,甚至可直接矿化为二氧化碳和水,从而达到无害化的目的[2]。传统的高级氧化技术主要利用的活性物质为羟基自由基(OH),而新型高级氧化技术主要利用的活性物质为硫酸根自由基,该方法是近期才发展起来用来降解有机污染物的一项新型高级氧化技术。过硫酸根(S2O82)具有强氧化性(E0=2.01V),标准氧化还原电位接近于臭氧(E0=2.07V),高于羟基自由基(E0=1.82.7V)、高锰酸根(E0=1.7V)和过氧化氢(E0=1.77V)。但是多项研究表明过硫酸盐在常温条件下的氧化反应无法达到理想的降解效果,S2O82只有在光、热、过渡金属离子等条件下才可以被活化产生硫酸根自由基(SO4),为了提高目标有机污染物的降解效果辅助以零价铁活化的方式是一种成本低廉、高效且环保的技术。
氟喹诺酮类抗生素(Fluoroquinolone,FQs)为第三代喹诺酮类抗生素(Quinolone)在被全球大量广泛使用后,其进入环境的剩余剂量即使在极低的剂量条件下也会抑制生物的生命活动,导致变异或产生抗性基因,这对人类健康和生态环境有着不容忽视的潜在危害,所以找到高效降解环境中残留抗生素的方法值得受到全球人民的关注。喹诺酮类抗生素会通过养殖场废水、城市污水、药品厂生产废水等途径排放至环境中,其中养殖场废水中的抗生素占比最高,其原因是畜禽无法完全吸收大多数抗生素类兽药,使得用药会以原药的形式随粪便或者尿液排出体外进入环境中,有些抗生素类药品甚至会全部从体内排泄出。由于抗生素在生产、使用和处置等阶段大量且持续的排放到环境中去,造成“假持续”污染给人类健康和生态环境造成了后果严重的消极影响[3]。
本文选择喹诺酮类抗生素诺氟沙星为目标污染物,采用纳米零价铁/过硫酸钠体系的高级氧化降解技术,研究了纳米零价铁投加量、过硫酸钠投加量、温度、pH对降解目标污染物的影响,以期对零价铁/过硫酸钠体系的氧化技术应用提供一定的理论基础和技术支持。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 实验设备
见表1
表1:主要仪器与设备
仪器名称
型号
生产公司
高效液相色谱仪
FL2200
浙江福立分析仪器有限公司
pH计
PB10
赛多利斯科学仪器(北京)有限公司
电子天平
BS323S
赛多利斯科学仪器(北京)有限公司
液晶超声波清洗器
KS5200DE
昆山洁力美超声仪器有限公司
恒温振荡器
HZ9311K
太仓市华利达实验设备有限公司

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