收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

改性硅酸盐矿石催化臭氧氧化去除水中抗生素类污染物的研究

罗力莎  
【摘要】:随着人民生活水平的不断提高和医药行业的迅猛发展,水环境中抗生素的污染日益严重,对生态系统平衡和人类健康造成了威胁。常规水处理工艺对抗生素类污染物的处理能力有限,很难将其完全去除。非均相催化臭氧氧化技术具有氧化效能高、催化剂易分离、工艺简单、水处理成本较低等优点,对抗生素类污染物的去除具有广阔的应用前景。如何提高催化剂的催化活性及工艺处理效果是当前学者们研究的重点,而系统性地研究非均相催化臭氧氧化去除水中抗生素类污染物的机理对有效治理水环境中抗生素的污染至关重要。针对上述问题,本文研制了高活性的改性硅酸盐矿石催化剂,围绕改性硅酸盐矿石催化臭氧氧化去除水中检出频率较高的三种典型抗生素类污染物的效能及机理展开研究。本文选择一种天然轻质多孔硅酸盐矿石为载体,采用湿式浸渍法成功制备了多种金属改性硅酸盐矿石催化剂,通过对环丙沙星(CIP)、盐酸四环素(TCH)和磺胺甲恶唑(SMX)的催化臭氧氧化降解效能对比,筛选出具有较高活性的催化剂,分别为锰改性硅酸盐矿石(MnSO)、钴改性硅酸盐矿石(CoSO)和铁改性硅酸盐矿石(FeSO)催化剂,并优化了其制备条件。利用SEM-EDS、XRD、XPS、BET、FT-IR和Zeta电位等分析技术对催化剂的物理结构和化学性质进行表征。表征结果证实,改性硅酸盐矿石具有良好的晶型结构、较大的比表面积和丰富的孔结构,生成的金属氧化物分散均匀,测得三种催化剂表面羟基密度分别2.59 mmol g~(-1)、2.77mmol g~(-1)和3.13 mmol g~(-1),催化剂的零点电荷(pH_(pzc))接近中性。分别考察了三种改性硅酸盐矿石催化臭氧氧化去除水中抗生素的效能及影响因素。结果表明,改性硅酸盐矿石催化剂的加入显著提高了臭氧氧化水中抗生素的降解及矿化效能。反应30 min后,MnSO/O_3体系中CIP的降解率比单独臭氧氧化体系提高了38.8%,FeSO/O_3体系中SMX的降解率提高了39.0%。在CoSO/O_3体系中,催化臭氧氧化TCH的降解率由单独臭氧氧化时的46.0%提高至93.2%,反应均符合假一级反应动力学模型。随着催化剂投加量的增加、溶液初始pH值的增加和水体温度的升高,催化臭氧氧化体系对抗生素的去除率逐渐提高,均成正相关性;随着目标物初始浓度的增大,降解效果下降。水中常见的无机离子PO_4~(3-)、SO_4~(2-)和Cl~-对改性硅酸盐矿石催化剂的催化活性具有较明显的抑制作用,而K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)及NO_3~-的抑制作用不明显。筛选出的改性催化剂具有良好的稳定性能,经过多次重复使用后,仍可保持较高的催化活性,且活性成分的溶出量较小。改性硅酸盐矿石催化剂的引入可明显促进臭氧分解,臭氧自分解及催化臭氧分解过程均符合假一级反应动力学模型。臭氧的分解速率常数由0.025 min~(-1)(臭氧自分解)分别增加到0.130 min~(-1)(MnSO催化臭氧分解)、0.149 min~(-1)(CoSO催化臭氧分解)和0.136 min~(-1)(FeSO催化臭氧分解),并能有效提高氧化反应体系的臭氧利用率。自由基抑制剂叔丁醇的加入明显抑制了氧化体系中抗生素的去除,间接表明反应遵循羟基自由基(·OH)氧化机理;分子荧光光谱法证实体系中的主要活性物种·OH随着反应时间的延长而逐渐增加;表面羟基是催化剂发挥活性的主要位点,在中性条件下,催化剂的活性最高;结合LC-MS的检测结果,确定了CIP、TCH和SMX的中间产物,推测三种抗生素主要在·OH的氧化作用下,发生了羟基化、开环和脱甲基/氨基等主要降解途径。本文所建立的改性硅酸盐矿石催化臭氧氧化反应体系能有效去除水中多种抗生素类污染物,臭氧利用率高,且催化剂制备成本低,重复使用性好,该体系对非均相催化臭氧氧化技术应用于实际抗生素废水的高效处理具有一定的指导意义和广阔的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 李旭凯;郭杏妹;张秋云;李来胜;;天然水体主要本底成分对催化臭氧氧化草酸的影响[J];华南师范大学学报(自然科学版);2017年02期
2 袁亚茹;申哲民;郭卫民;;臭氧氧化对有机物降解的构效关系[J];净水技术;2017年09期
3 李旭凯;谭子君;郑丹丹;李鑫;温海连;;活性炭催化臭氧氧化水中诺氟沙星[J];化工环保;2016年04期
4 李旭凯;谢桂红;郭转弟;黄婧虹;;活性炭及其负载活性组分催化臭氧氧化机理[J];广东化工;2012年05期
5 宋世龙;张志强;;基于臭氧氧化的垃圾渗沥液处理技术[J];环境卫生工程;2012年04期
6 龚小芝;赵辉;万国晖;刘正;栾金义;;石化厂污水反渗透浓水的催化臭氧氧化处理[J];化工环保;2012年05期
7 ;ITT研究发现臭氧氧化能有效处理环境内分泌干扰物[J];中国给水排水;2009年14期
8 齐飞;陈忠林;徐冰冰;焦中志;;氧化铝催化臭氧氧化去除水中痕量嗅味物质[J];哈尔滨工业大学学报;2008年10期
9 崔龙哲;申哲昊;吴桂萍;丁太燮;;活性炭臭氧氧化处理水中聚乙二醇的研究[J];环境科学与技术;2006年08期
10 尹献林;王海英;;臭氧氧化炭黑表面改性的研究[J];河北化工;2006年08期
11 徐进;臭氧氧化和化学凝结处理纺织污水[J];环境污染与防治;1994年03期
12 齐少英,王宝贞;水中腐殖酸的臭氧氧化处理[J];中国给水排水;1986年02期
13 吴大庆,冯殿忠;镨(Ⅳ、Ⅲ)碱式碳酸盐的制备和性质[J];中国稀土学报;1988年04期
14 刘三学;郑自保;杨景亮;;两种常用阳离子染料用臭氧氧化特性的研究[J];河北化工学院学报;1988年01期
15 ;科研文摘[J];医药工业;1988年04期
16 欧阳铭,江祥明;pH值对臭氧氧化直接染料影响的试验研究[J];水处理技术;1989年06期
17 梁曼丽;王耀葳;付小洁;靳志豪;黄远星;;硅铁合金催化臭氧氧化水中布洛芬[J];净水技术;2020年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邴吉帅;聂玉伦;胡春;;Fe_2O_3/Al_2O_3@SBA-15催化臭氧氧化水中布洛芬的机理研究[A];2014年第12届全国水处理化学大会暨学术研讨会论文摘要集[C];2014年
2 杜鑫;张泽田;唐鑫;杜烨;刘鑫;吴乾元;胡洪营;;臭氧氧化对印染废水有机物处理特性的研究[A];2018中国环境科学学会科学技术年会论文集(第一卷)[C];2018年
3 杜鑫;张泽田;唐鑫;杜烨;刘鑫;吴乾元;胡洪营;;臭氧氧化对印染废水有机物处理特性的研究[A];2018中国环境科学学会科学技术年会论文集(第二卷)[C];2018年
4 陈伟锐;孙强强;李来胜;;改性有序硅基介孔分子筛在催化臭氧氧化中的应用研究[A];2014年第12届全国水处理化学大会暨学术研讨会论文摘要集[C];2014年
5 吕玉娟;刘芳;傅浩;张道斌;张晖;;超声强化臭氧氧化橙黄Ⅱ染料废水的脱色效能[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
6 刘修恒;陈晖;詹炳炎;周江桥;祝恒成;陈志远;;臭氧氧化预处理对肾缺血再灌注损伤凋亡的影响[A];第十五届全国泌尿外科学术会议论文集[C];2008年
7 段丽杰;张道斌;张铭;周晶;张朝漾;张晖;;超声强化臭氧氧化甲基橙的脱色研究[A];第二届全国环境化学学术报告会论文集[C];2004年
8 马宁;刘操;王培京;孟庆义;李其军;;碳纤维复合材料强化催化臭氧氧化对再生水深度净化[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第20分会:环境与健康[C];2014年
9 周江桥;邱涛;陈晖;陈志远;祝恒成;葛名欢;胡云飞;刘修恒;;臭氧氧化预处理对肾缺血再灌注损伤的保护作用[A];2012中国器官移植大会论文汇编[C];2012年
10 孙庆峰;余刚;邓述波;;重组基因酵母检测DDT及其臭氧氧化产物雌激素活性[A];持久性有机污染物论坛2006暨第一届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗力莎;改性硅酸盐矿石催化臭氧氧化去除水中抗生素类污染物的研究[D];吉林大学;2019年
2 张建琳;陶瓷膜分离与MnO_2催化臭氧氧化耦合技术对污水深度处理的研究[D];大连理工大学;2017年
3 白智勇;催化臭氧技术降解污水中抗生素类污染物的效能和原理研究[D];中国地质大学(北京);2017年
4 吉励;吸附—催化臭氧氧化协同降解液相有机污染物的研究[D];浙江大学;2009年
5 齐飞;铝氧化物催化臭氧氧化水中嗅味物质的效能与机理研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 王群;氧化铈催化臭氧氧化水中有机物及控制溴酸盐研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 高国瀛;复合铁锰硅酸盐催化臭氧氧化水中磺胺甲恶唑的效能与机理研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
8 Faheem Nawaz;氧化锰基材料催化臭氧氧化酚类混合污染物的活性物种及反应路径研究[D];中国科学院研究生院(过程工程研究所);2016年
9 袁磊;浮石及其载羟基化锌催化臭氧氧化对氯硝基苯的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 刘玥;硅酸盐催化剂制备及其催化臭氧氧化水中氯代硝基苯[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩萍萍;载δ-MnO_2分子筛室温催化臭氧氧化甲苯的研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
2 凌威;催化臭氧氧化去除工厂化海产养殖废水中抗生素的研究[D];大连理工大学;2019年
3 李雪;铁改性4A分子筛复合材料制备及催化臭氧性能研究[D];大连理工大学;2019年
4 齐文灿;固定床中γ-Al_2O_3负载金属催化臭氧氧化性能研究[D];大连理工大学;2019年
5 严鑫;炼化剩余活性污泥基催化剂协同臭氧处理难降解废水的基础研究[D];中国石油大学(北京);2018年
6 郭琳;催化臭氧氧化/沉淀耦合技术处理含砷(As(Ⅲ))氨氮废水[D];江西理工大学;2019年
7 刘建立;高岭土催化臭氧氧化难降解有机污染物的实验研究[D];中国石油大学(北京);2018年
8 侯森;Nano-Fe_3O_4@牛粪基生物炭的制备及催化氧化煤气化废水的试验研究[D];郑州大学;2019年
9 周冬;铈钛氧化物介孔毫米球的制备及其催化臭氧氧化特性与机理[D];南京大学;2019年
10 徐洁;改性石墨烯复合二氧化锰催化臭氧氧化头孢氨苄[D];浙江大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 本报记者李良;臭氧氧化深度处理饮用水[N];中国环境报;2013年
2 本报记者 汤璇 通讯员 徐桂林 蒋明 王鹏翔;广州垃圾除臭走在全国前列[N];广东建设报;2004年
3 记者 叶平生 通讯员 徐桂林 蒋明 王鹏翔;明年起压缩站不再有臭味[N];广州日报;2004年
4 虢清伟 邴永鑫 邢飞龙;依托水专项创新科技 保障东深供水安全[N];中国环境报;2018年
5 文金品;广州垃圾压缩站采用新工艺[N];中华建筑报;2004年
6 本报记者 李娟 特约通讯员 王茂桓;腈纶行业松动环保“紧箍咒”[N];中国纺织报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978