电絮凝法去除水中四环素的效能及机理

为了探讨电絮凝法去除水中四环素的效能及机理,分别研究了电极材料、电流强度、电导率和四环素初始浓度等参数对电絮凝去除四环素的影响;并通过氧化性能评估实验、UV-vis光谱分析、X射线衍射(XRD)等方法探究电絮凝去除四环素的性能。结果表明:使用铁电极(面积300 mm×80 mm,厚2 mm),对初始浓度0.05 mmol·L-1的四环素模拟废水进行处理,在电流强度为0.3 A、电导率为1 000μS·cm-1、电解15 min时,四环素和总有机碳(TOC)的去除率分别可达99.6%和79.8%,并且约41.9%的四环素通过氧化降解作用从水中被去除。使用铁电极电絮凝技术能够快速高效地去除四环素,具有高氧化率、低成本的特点。     

四环素降解对厌氧反硝化产甲烷性能的影响

为有效去除污水中的四环素(TC),以乙酸钠为共代谢基质,研究厌氧反硝化同时产甲烷(SDM)体系中TC的降解特性及体系性能变化.结果表明,5d内SDM体系中TC(1mg/L)的降解率可达82.6%,同时TC降解过程中TOC的降解率可达95%以上;但一定浓度的TC压力对TC的降解、NO₃^--N去除以及CH₄的产生有抑制作用,影响SDM处理废水的性能.此外,根据中间产物推测出该反应体系中微生物对TC的降解途径主要包括羟基化、碳键的断裂和脱氨基等;通过高通量测序对微生物群落进行分析,发现厌氧功能菌群得到富集,细菌菌门以Proteobacteria为主,菌属以Candidatus＿Promineofilum和Candidatus＿Microthrix为主;古菌菌门主要以Euryarchaeota和Halobacterota为主,菌属以Methanosaeta和Methanothrix为主.出水生物毒性检测结果显示,周期末出水生物毒性降低且接近空白组.     

多孔MoS2/g-C3N4材料对水环境中四环素的降解

通过浸渍-高温煅烧法制备多孔MoS_2/g-C_3N_4光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-解吸、紫外-可见光(UV-vis)漫反射吸收光谱对材料进行表征;并在可见光照射下,对四环素(TC)进行光催化降解。结果表明,催化剂量为2.0 g·L-1、pH为5.0时,对TC的去除效果最好,可见光照射180 min,MoS_2/g-C_3N_4(1.0%-MC)复合材料对TC的降解率可达80.6%。反应完成后,复合材料循环利用5次,其降解效率仍保持在70.0%以上。浸渍-高温煅烧法所制备的MoS_2/g-C_3N_4光催化剂具有良好的应用前景。     

碱改性小麦秸秆生物炭对水中四环素的吸附性能

以小麦秸秆为原料,在873K温度下炭化6h制备了小麦秸秆生物炭（WBC）,再用KOH浸渍法制备了3种碱炭比（质量比为1：1,2：1和3：1）的改性秸秆生物炭（WBCK1、WBCK2和WBCK3）.通过扫描电镜、比表面及孔径分析仪和傅里叶红外光谱对3种WBCK结构特征和表面性质进行表征.通过批量吸附实验,探讨了3种WBCK对溶液中四环素的吸附动力学和热力学特征.相比于WBC,WBCK有更丰富的孔径结构和更大的比表面积,且对四环素的吸附容量显著增加.3种WBCK对四环素的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附速率常数大小顺序为k_2（WBCK2） > k_2（WBCK3）> k_{2（WBCK1）.}WBCK对四环素的吸附量随温度升高而增大,吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附作用.Langmuir、Freundlich和Temkin模型均能较好地拟合吸附等温线,吸附机理较复杂.3种WBCK对四环素的吸附均为自发、吸热、熵增加过程.当溶液pH值范围为4.0~8.0时,3种WBCK对四环素的吸附性能较高.3种改性WBCK均可重复使用,其中WBCK2重复使用5次后吸附去除效率仅下降13.9%.     

Ag3PO4/Cu-BiVO4 p-n异质结的制备及其增强可见光催化降解四环素性能

利用水热和原位沉淀法将Ag₃PO₄纳米颗粒负载于Cu²⁺掺杂的单斜相BiVO₄微球上成功制备了Ag₃PO₄/Cu-BiVO₄异质结构, 并作为可见光下高效降解四环素(TC)的光催化剂.通过XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR、UV-Vis DRS、PL和EIS等手段对样品进行了表征.结果表明, Cu²⁺和Ag₃PO₄纳米颗粒的修饰增加了比表面积和可见光响应性能, 为催化反应提供更多的异质结界面活性点位.铋(Bi)/银(Ag)物质的量比为2:1的Ag₃PO₄/Cu-BiVO₄催化剂在120min内对TC (20mg/L)显示出最高的光催化性能(91.68%), 5次连续循环后降解率保持86.1%, 表现出优异的光催化活性和稳定性.结合捕获实验和电子自旋共振(ESR)光谱证实h⁺和·O₂^-为主要活性物种.光催化活性的增强主要归因于Cu-BiVO₄和Ag₃PO₄间p-n异质结构的形成和Cu²⁺掺杂的能带调控作用, 有效提高了光催化反应过程中载流子的分离和迁移效率.     

富氧空位MoO2强化Fe2+/过一硫酸盐体系降解四环素

采用NaBH₄超声还原法合成了富含氧空位的MoO₂,并通过多种表征方法证明了氧空位的存在.10-MoO₂作为助催化剂显著增强了Fe²⁺/过一硫酸盐体系催化性能,构建的10-MoO₂/Fe²⁺/PMS体系可快速降解四环素（TC）,10 min内对TC的降解率接近100%.系统研究了各种影响因素对TC降解效果的影响,探讨了助催化剂的稳定性及该体系的实用性.电化学、铁离子循环及自由基捕获实验的结果表明,由于氧空位（O_vacancy）的存在,降低了MoO₂的电阻,增强了电子转移能力,加速了Fe³⁺/Fe²⁺循环,提高了活性氧物种的产率,从而增强了Fe²⁺/PMS类芬顿体系的催化活性.本研究为类芬顿法处理抗生素废水提供了一种新的视角.     

水中四环素类化合物在不同光源下的光降解

研究了模拟太阳光和实际室外太阳光下四环素类化合物在水溶液中的光降解。结果表明,四环素类化合物(TCs)在模拟太阳光照射下均能发生直接光降解,且其降解速率随pH不同变化很大。四环素(TC)、土霉素(OTC)、金霉素(CTC)和多西环素(DTC)的光降解速率随溶液pH升高明显加快,而米诺环素(MTC)在水中的光降解速率随溶液pH升高略有下降。天然水体pH范围内,模拟太阳光照下四环素类化合物表观光降解速率常数在0.004～0.026 min-1范围内,降解半衰期在26～136 min范围内。在室外实际太阳光照下,四环素类化合物光降解反应速率与太阳光强成正比例关系。晴朗无云天气下,四环素类化合物降解半衰期在春冬季节较长、夏季节较短;四环素在东江实际水体中表观光降解速率很快,在冬季晴天天气下,其平均半衰期仅为8.2 min。     

四环素在活性炭上的吸附行为及机理

考察了活性炭和四环素的相关性质，并通过静态吸附实验探讨了2种活性炭对四环素的吸附和脱附行为，以及pH值、离子强度等水化学条件对活性炭吸附四环素的影响。结果表明，四环素在活性炭上的吸附基本不受离子强度影响；但随着pH值上升，其吸附量下降。四环素在活性炭上吸附的驱动力可能为两者所含官能团间的氢键作用。     

SBR中纳米氧化锌和四环素复合投加系统对污泥胞外聚合物的影响

为研究氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)和四环素(TC)对SBR系统内活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的响应变化,在模拟室外光照条件下,考察了递增浓度ZnO-NPs和TC单独或复合投加方式下对EPS中蛋白质和多糖的影响。结果表明:ZnO-NPs、TC和复合投加系统中EPS的蛋白质含量均明显高于多糖,在各系统中,低浓度的投加量对蛋白质和多糖的含量改变无明显影响;随着浓度的递增和反应周期的延长,相比于空白组,ZnO-NPs系统中的蛋白质和多糖含量分别下降了33.58%和64.75%;TC和复合投加系统中蛋白质含量分别升高了57.86%、68.58%,多糖含量分别下降了43.60%和40.38%,且2个系统蛋白质和多糖含量变化趋势相似,因此,判断复合投加系统可能受TC影响较大。FT-IR分析显示,ZnO-NPs、TC和复合投加系统主要对EPS中蛋白质和多糖中的—OH、—NH_2、C==O、C—OH及C—O产生影响。3DEEM分析表明,EPS中蛋白质基团受到主要影响。该研究可为纳米颗粒和抗生素共存情况下对污泥EPS的影响提供依据。     

天然及CaCl2改性沸石对四环素的吸附

通过静态吸附实验研究了水中四环素在天然和CaCl2改性沸石上的吸附行为及机制。实验表明,天然沸石对四环素具有吸附能力,CaCl2改性可以提高沸石对四环素的吸附能力。天然和改性沸石对四环素的吸附符合拟二级动力学模型,颗粒内扩散不是吸附过程的主要控制步骤。Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述实验所用2种沸石对四环素的吸附行为,D-R等温方程拟合结果显示吸附过程包含离子交换作用。通过对天然和改性沸石吸附四环素前后溶液中主要阳离子浓度变化分析证实了该吸附过程包含离子交换作用。实验研究了pH值变化对沸石吸附四环素的影响,当pH=3～5时,天然和改性沸石对四环素的吸附量均随pH值的增加而急剧下降,而pH=5～10时,天然和改性沸石对四环素的吸附量变化均不明显,推测可能是离子交换作用和化学沉淀吸附作用所致。另外,实验还初步探索了溶液离子强度对沸石吸附四环素的影响情况,随着溶液中Na+和Ca2+离子强度的增加,吸附量先急剧降低随后趋向平稳,进一步说明了沸石对四环素的吸附过程不是由单一机制控制的。