《炭凝膠-脈衝電漿催化降解微囊藻毒素研究》是依託杭州電子科技大學，由辛青擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：炭凝膠-脈衝電漿催化降解微囊藻毒素研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：辛青
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著水體富營養化現象日益嚴重，由藍藻爆發引起的藻毒素的污染引起了廣泛的關注。藻毒素與人體健康密切相關，且難以被常規的水處理方法去除。本課題以微囊藻毒素MC-LR為研究對象，以提高MC-LR的去除率和保障飲用水水源水安全為研究目的，構建了炭凝膠-脈衝電漿催化體系，利用摻雜錳和摻雜TiO2的炭凝膠的原位吸附、催化氧化和光電催化作用，提高脈衝電漿液相放電時活性物質的產率和能量利用率，實現對MC-LR的高效去除。研究電源參數、反應器形式、放電形式以及催化劑金屬摻雜量和催化劑表面形貌對MC-LR去除的影響。探明MC-LR的降解機理和轉化途徑，構建反應動力學模型，為炭凝膠-脈衝電漿催化技術去除藻毒素的大型套用提供基礎數據和理論依據。
結題摘要
本項目通過溶膠-凝膠法製備出了負載過渡金屬錳、鈦的炭凝膠材料，通過TEM、SEM、XRD、BET以及XPS等分析測試，證實該材料介孔發達，具有良好的比表面積，在炭凝膠上形成的金屬氧化物分別為MnO和TiO2，且金屬分散性較好。本項目採用了沿面電漿放電的方式，考察了脈衝電漿對微囊藻毒素MC-LR的降解效果，研究表明隨著輸入電壓的增加，MC-LR的降解率增加；電極距離對沿面電漿放電降解效果的影響較大，電極距離小的情況下有利於MC-LR的降解；考察了空氣曝氣量對MC-LR去除效果的影響，隨著曝氣流量增加，沿面放電電漿降解的效果也增強。考察了金屬負載炭凝膠投加後，脈衝放電電漿對MC-LR的降解效果，研究表明，錳摻雜炭凝膠的投加增強了MC-LR的去除效率，而且錳摻雜量高的炭凝膠對MC-LR的去除的促進作用更大。鈦摻雜的炭凝膠投加結果與錳摻雜炭凝膠類似。同時也研究了錳鈦共摻雜炭凝膠對MC-LR降解效果，發現錳鈦共摻雜時炭凝膠對MC-LR的催化降解效果要優於鈦摻雜炭凝膠。考察炭凝膠循環使用多次後的催化吸附效果。將金屬摻雜的炭凝膠放電後回收烘乾重複使用5次，發現MC-LR的降解效果沒有明顯下降。研究了MC-LR的降解機理，測量了脈衝電漿放電時活性物質雙氧水和臭氧的產率，表明錳摻雜炭凝膠促進了雙氧水和臭氧等活性物質轉化為•OH，而鈦摻雜炭凝膠投加後提高了雙氧水和臭氧的產率。發射光譜證實了氣相放電中有O, •OH, CO, O3等自由基的存在。並用光強計測量了紫外光強，在250-350 nm和320-400 nm波段時，液相的光強約為200 μw/cm2。採用吸附催化模型擬合錳摻雜炭凝膠投加後MC-LR在脈衝電漿體系中的降解過程，表明催化氧化在MC-LR的去除中起了主要作用。通過LC-MS分析了MC-LR降解過程中的中間產物，推導了微囊藻毒素的降解路徑。
