g-C3N4/WO3光阳极的除污产电性能研究

光催化燃料电池（PFC）以太阳光为能源,利用半导体激发产生的活性物种降解污染物,同时将催化过程产生的电子导出获得电能,可有效应对环境污染和能源危机 . 本文采用热蒸汽冷凝和旋转涂膜法制备了以网状氮化碳（g-C₃N₄）为基底,其上负载 WO₃纳米片的电极材料 .在双腔室 H型电解池中,以制备的 g-C₃N₄/WO₃为光阳极、Pt片为阴极,盐酸四环素（TCH）和 Cr（VI）分别为阳极室和阴极室的目标污染物,构建g-C₃N₄/WO₃-Pt PFC 体系 . 光照 240 min 后,TCH 和 Cr（VI）的去除率分别为 79.1% 和 91.3%,电池的最大输出功率密度达到 6.70 μW·cm^-2.高活性来源于 3 个方面：（1）g-C₃N₄和 WO₃两种窄带半导体的同时激发,光能利用率增加;（2）g-C...     

江西梅江流域土壤中四环素类抗生素的含量及空间分布特征

选取养殖业发达的江西梅江流域,利用固相萃取和超高效液相色谱-质谱联用法测定土壤中11种四环素类(Tetracyclines,TCs)抗生素的污染水平,研究流域范围内土壤中TCs的空间分布特征,分析不同土壤类型及土地利用类型对土壤中残留TCs的浓度影响.结果表明,流域土壤中TCs浓度范围为0~59.77μg·kg-1,其中土霉素(Oxytetracycline,OTC)的检出率为100%,且浓度较高,是梅江流域TCs污染的主要组成成分.11种TCs总浓度(∑TCs)的空间分布特征主要表现为流域上游下游,且各子流域土壤中TCs浓度与相应的养殖密度并无显著关系.不同土壤类型中∑TCs浓度顺序为红壤紫色土水稻土,土地利用类型也是影响其浓度的重要因素,∑TCs浓度在耕地中最大,林地次之,草地相对较小,其他(城镇用地等)最小.四环素(TC)在迁移过程中的主要降解产物为4-差向脱水四环素(4-Epianhydrotetracycline,EATC),其环境毒性及浓度均高于母体,具有较高的潜在生态风险.     

纳米Fe/Co合金类Fenton降解盐酸四环素及影响因素

为研究纳米Fe/Co合金对含TCs（盐酸四环素）废水的类Fenton催化性能,以及催化降解体系pH、H₂O₂投加量和活性成分浸出等因素对催化性能的影响.采用液相还原法制备纳米Fe/Co合金,并通过对比试验探究其类Fenton催化性能,Fe、Co的浸出量及其表面积结构变化与活性之间的关系.添加纳米Fe/Co合金的条件下,采用单因素分析方法研究体系pH、H₂O₂投加量和初始TCs浓度分别对TCs去除率的影响.结果表明:①在纳米Fe/Co合金制备过程中,添加PVP（聚乙烯吡咯烷酮）不仅能有效防止纳米Fe/Co合金发生团聚,且促进纳米Fe/Co合金比表面积增大（BET为113.8 m2/g）.②纳米Fe/Co合金具有拓宽催化体系pH使用范围的优势;在pH为3.0~9.0范围内,纳米Fe/Co合金对30 mg/L TCs的去除率（87.2%~91.7%）远大于FeCl₂（0~30.7%）和纳米Fe的去除率（0~28.2%）;H₂O₂投加量超过150 mmol/L后,TCs的去除率达到最佳（86.2%）.③纳米Fe/Co合金催化体系中（pH为3.0~11.0）,活性成分Fe、Co浸出量分别为0.20~0.35和0.20~1.00 mg/L,均满足我国GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,长期使用也不会造成浸出成分（Fe、Co）在环境中大量累积,对生态环境等可能造成的潜在风险大大降低.④纳米Fe/Co合金具有再利用性,催化利用4次后,对TCs的去除效果仍达50.0%以上.研究显示,纳米Fe/Co合金对去除TCs具有较高催化性能和再利用性,利于拓宽催化体系pH使用范围,具有稳定活性成分Fe、Co浓度的优势.      

SiO2纳米颗粒内嵌强化介孔TiO2单晶光催化降解盐酸四环素

吸附性能和光生载流子的分离效率是决定光催化降解抗生素的主要因素.为提高介孔TiO_2单晶(MSCs)的吸附性能和光生载流子的分离效率,在MSCs内部构建SiO_2纳米颗粒吸附结构.同时,利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性.最后,以盐酸四环素为抗生素代表,通过控制SiO_2纳米颗粒比表面积,考察SiO_2对复合材料吸附及光催化性能的影响.结果表明,SiO_2纳米颗粒与TiO_2单晶复合显著提高了材料的吸附性能,表面保护蚀刻进一步提升了材料的比表面积.实验条件下,高比表面积SiO_2-TiO_2单晶复合材料(KSiO_2@TiO_2)对盐酸四环素的平衡吸附量、降解效率、降解速率常数和矿化率分别达到了0.96 mg·g-1、90.2%、0.0079 min-1、54.4%,分别是MSCs的4.4、1.5、2.6和3.1倍.副产物分析表明,SiO_2复合介孔单晶材料更易将盐酸四环素降解为小分子物质.     

四环素对污泥蚯蚓粪中微生物种群和抗性基因的影响

城市污泥中高含量的四环素可能会致使污泥蚯蚓堆肥产物中携带高丰度的抗性基因,降低其利用价值.本实验采用赤子爱胜蚓处理添加不同含量四环素(100、500和1 000 mg·kg-1)的新鲜污泥,以不添加为对照组,分析微生物种群和四环素抗性基因(tet C、tet G、tet M、tet W和tet X)及整合子基因(int I1)在不同四环素选择性压力下的变化,揭示四环素含量对污泥蚯蚓堆肥中微生物种群和抗性基因的影响.结果表明,添加四环素降低了污泥蚯蚓堆肥产物中变形菌门的丰度但增加了拟杆菌门的丰度,且四环素的含量与细菌的Shannon和Pielou指数有明显的负相关关系.同时,添加四环素致使int I1增加了4. 25倍;四环素类抗性基因增加了4. 7～186. 9倍,其中tet M基因丰度与四环素含量呈现出显著的正相关关系.因此初始污泥中较高含量的四环素会改变污泥蚯蚓粪的微生物种群结构,增加抗生素抗性基因的丰度和传播风险.     

MIL-53(Fe)金属有机骨架的改性及降解四环素性能研究

论文通过溶剂热法制备MoS₂@MIL-53(Fe)(记为MSMF)金属有机骨架光催化剂,以四环素为目标污染物,研究催化剂不同配比、反应模式、pH和投加量等因素对四环素降解性能的影响,并使用XRD、XPS、SEM、BET、PL表征分析材料性貌。实验结果显示,MoS₂∶MIL-53(Fe)最佳质量比为1∶5(20%MSMF)。在吸附与光催化协同作用下,20%MSMF在400 W紫外光照射50 min四环素去除率为88.57%,而在相同条件下MoS₂和MIL-53(Fe)的去除率仅为41.29%、72.21%。表征结果显示：20%MSMF比表面积是MIL-53(Fe)和MoS₂的1.11和1.92倍;孔容体积是MIL-53(Fe)和MoS₂的3.13、1.56倍;相比MIL-53(Fe)和MoS₂,20%MSMF电子-空穴对分离效率更高。MoS₂的掺杂增强了MIL-53(Fe)的吸附和光催化能力,使其能通过吸附光催化协同反应高效去除四环素。     

可见光响应手性TiO2复合光催化剂及其降解有机污染物

通过空穴和自由基捕获剂的加入,首先研究了可见光激发下手性TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理. 结果表明,可见光激发TiO₂光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理是相同的,其形成的光生空穴是降解有机物的关键影响因素.利用D型手性表面活性剂在低温时可以构建右旋非对称手性堆积结构的D-TiO₂. 这种非对称结构在介孔TiO₂内部引入氧空穴和Ti-N键,使D-TiO₂也具有显著的可见光响应和可见光降解活性. La³⁺ 或者Fe³⁺的掺杂几乎不影响催化剂的形貌及其TiO₂的结晶过程, 但可以在催化剂中形成光生空穴和电子的捕获中心,显著提升可见光激发下TiO₂催化剂中光生空穴和电子的分离率,从而增强催化剂对四环素的光降解活性.     

非均相活化剂磁性纳米CoFe2O4的制备及其活性评价

采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米铁酸钴（CoFe₂O₄）固体颗粒,并采用扫描电镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）,傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和振动样品磁强计对样品进行表征分析.以磁性纳米CoFe₂O₄颗粒活化过硫酸盐氧化去除水中四环素为探针反应,评价CoFe₂O₄颗粒的活化性能.结果表明,600℃焙烧温度下制备出的固体颗粒,其活性较高,颗粒表面金属离子浸出率较低;优化温度下制备的CoFe₂O₄颗粒在较宽的pH值范围（4.4~9.0）内均具有较高活性;控制实验条件PDS₀ 1g/L,CoFe₂O₄ 1g/L,TCH₀ 50mg/L,20℃,pH₀ 4.4,反应4h后TCH去除率达到82.0%.CoFe₂O₄颗粒循环重复利用10次后仍保持较高的活性和结构稳定性,而且因其特殊的磁性能便于回收利用.     

磺化生物炭活化过硫酸盐去除水中盐酸四环素

采用高温煅烧-磺化法制备磺化改性苎麻生物炭（SBC）,并将其作为过硫酸盐活化剂,实现了对水中盐酸四环素（TCH）的高效去除.通过扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析仪（BET）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对SBC的形貌和结构进行表征,研究了溶液初始pH值、SBC投加量、PS投加量对SBC/PS体系中TCH降解效果的影响,并考察了SBC的重复利用性能.结果表明,SBC为片层介孔材料,其表面含有丰富的含氧官能团和黄原酸酯官能团.在初始pH值为3,PS投加量为10mmol/L,SBC投加量为0.5g/L的最优条件下,反应180min后,SBC/PS体系对TCH的去除率达到89.0%,明显优于SBC、苎麻秸秆原始生物炭（BC）、PS和BC/PS体系.在实验考察范围内,SBC/PS体系对TCH的降解性能随pH值（pH=3~11）的升高呈先降低后升高再降低的趋势;随SBC和PS投加量的升高,TCH的去除率呈先上升后下降的趋势.自由基淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）实验表明,SBC/PS体系降解TCH的过程中产生了硫酸根自由基（SO₄^-·）、羟基自由基（·OH）、超氧自由基（O₂^-·）和单线氧（¹O₂）,¹O₂起主导作用.循环利用实验结果表明,SBC表现出良好的重复利用性能.研究认为SBC是一种环境友好、高效的非金属碳基过硫酸盐活化剂,具有良好的应用前景.     

C-N共掺杂固废衍生沸石的制备及其活化过一硫酸盐降解水中四环素的研究

碳基催化剂因其具有优异的催化活性、可控的表面活性特性和无二次污染的优点,在活化过硫酸盐去除水中有机污染物方面极具潜力. 然而,碳基材料存在制备成本高、重复使用催化活性大幅度降低等问题,限制了其实际应用. 以固废酒糟、粉煤灰为原料利用水热法制备新型掺碳沸石,通过进一步原位负载N得到具有高稳定性的C-N共掺杂沸石催化剂,并用于活化过一硫酸盐(PMS)降解四环素(TC). 结果表明:①制备的C-N共掺杂沸石催化剂具有一定吸附TC的效果及优异的活化PMS的性能,在一定范围内,TC的去除率随沸石、PMS投加量的增加而提高. ②对于初始浓度为10 mg/L的TC,沸石投加量为0.4 g/L、PMS投加量为3.25 mmol/L时,30 min对TC的去除率可达89.07%. ③该反应体系有较强的pH适应性,在pH为2~10范围内,体系对四环素的去除率保持在82.61%以上. ④无机阴离子Cl?对该体系降解TC有显著的促进作用,在Cl?浓度为0.2 mol/L时,20 min对TC的去除率可达100.00%. ⑤自由基淬灭试验表明,该降解反应中的非自由基(1O₂)发挥了主要作用. ⑥紫外可见吸收光谱分析的结果表明,反应过程中TC的苯环结构被破坏. ⑦催化剂重复利用3次后对TC的去除率仍达76.01%,高于含碳沸石对TC的去除率. 研究显示,C-N共掺杂沸石催化剂+PMS体系对TC具有较强的去除能力、适用范围广、重复利用率高.