《高效三元納米複合材料在降解抗生素廢水中的研究》是依託東北師範大學，由楊霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高效三元納米複合材料在降解抗生素廢水中的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊霞
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目採用生物分子輔助結合溶劑熱合成法製備貴金屬和硫化物半導體共摻雜的二氧化鈦或兩種硫化物半導體共摻雜的二氧化鈦三元納米複合材料。通過改變硫源、溶劑、處理溫度和時間等調控晶體生長以獲得具有優異的表面物理化學性質、光學性質及特殊形貌的納米複合材料。通過各種表征手段，確定三組分之間的相互作用關係。以醫藥廢水中主要存在的幾類抗生素降解為模型反應，闡明以上三元納米複合材料與抗生素分子之間的吸附原理，探討三組分之間的電子轉移過程及其對光催化活性的貢獻，最佳化工藝條件提高抗生素廢水降解的反應速率，探究降解過程中的反應動力學和機理，為其在較大規模下的實際套用提供基礎依據，並為醫藥廢水抗生素相關化工行業提供高效削減新技術。
結題摘要
本團隊已認真完成了項目計畫書中的全部研究內容，主要合成了三類高效新型的太陽光回響型光催化劑：銀和硫化物共摻雜的二氧化鈦或釩酸鉍，銀和磷鎢酸共摻雜的二氧化鈦。將其用於模擬太陽光處理喹諾酮類抗生素氧氟沙星及磺胺類抗生素磺胺甲硝唑，對影響光催化降解活性的因素進行了分析，通過各種現代化的表征手段對其構效關係進行了探討，同時對催化劑形貌形成機理及有機污染物的降解機理也進行了揭示。此外還合成了泡沫鎳負載型的二氧化鈦將其用於紫外光下處理工業廢水喹啉。具體成果如下： （1）硫化物負載型釩酸鉍催化材料的形貌可控合成。採用廉價的生物分子L-半胱氨酸輔助結合水熱技術製備了形貌各異的Bi2S3-BiVO4納米複合物，如：骨狀、蝴蝶結狀和納米棒狀。研究發現pH值是BiVO4形貌形成的關鍵因素，通過pH值對硝酸鉍水解速率的控制實現了形貌可控。 （2）Ag/Bi2S3-BiVO4消減氧氟沙星廢水最優工藝條件的確定。當Ag/Bi2S3-BiVO4中Ag擔載量為0.6%、氧氟沙星廢水pH值為7.0、初始質量濃度為10 mg/L、Ag/ Bi2S3-BiVO4用量為1.5 g/L、太陽光照反應時間60 min時，氧氟沙星的降解率高達97.6%。 （3）Ag-In2S3/TiO2的製備因素對光催化性能的影響。當摻雜量為5.0%，pH為1.0、水熱反應溫度為160 ℃、反應時間為24 h時的光催化劑降解氧氟沙星的光催化劑效果最好。Ag-In2S3/TiO2催化劑因量子尺寸效應而提高半導體材料TiO2的光催化活性。 （4）Ag/H3PW12-TiO2對磺胺甲硝唑的吸附、降解機理及反應動力學研究。三種氫鍵的形成是吸附的主要原因，Ag/H3PW12-TiO2對不同初始濃度pH=6.8的磺胺甲硝唑降解符合假一級動力學方程，為一級反應。通過中間產物分析揭示了磺胺甲硝唑的可能降解機理。 （5）設計並製作了一種管式紫外光催化反應器用以降解化工原料喹啉廢水。採用浸漬塗布法將粉體P25負載在泡沫鎳基片上，然後放入管式反應器中處理喹啉廢水。研究表明增大光照強度和曝氣量能夠明顯提高水中喹啉的光催化降解率；低pH有利於水中喹啉的去除。 以上研究為光催化劑的設計製備提供了借鑑，同時為高效處理難以生物降解的醫藥廢水提供了有效的處理方法，為高級氧化技術在處理難降解有毒有害有機污染物方面的推廣套用提供大量可靠的數據。
