多金属磁性纳米材料的制备及其去除水体中药物污染物研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Rainwave
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,如何从水环境中有效去除药物和个人护理产品(PPCPs)成为全球关注和研究的热点。传统废水处理技术无法完全去除这些物质,致使PPCPs通过各种途径进入到水环境中,尽管PPCPs的残留浓度通常在ng/L-μg/L之间,但持续输入到自然环境中的PPCPs总量相对较高,长期暴露于PPCPs可能会诱发“三致”毒性、遗传毒性等毒理学效应。因此,如何经济有效的针对性去除这些污染物质,对于水体污染修复具有重要意义。因此,本论文拟通过功能化磁性纳米材料的合成策略制备出可用于水污染修复的多金属基复合材料,通过吸附、催化等技术去除水体中的“新兴污染物”PPCPs,并进一步扩展到实际应用中去。经过设计,合成了以下三个体系:1、首先合成了聚吡咯功能化的Cu2MoS4磁性纳米复合材料(Cu2MoS4-Fe3O4@PPy),并用作从水溶液中去除典型药物的吸附剂。Cu2MoS4-Fe3O4@PPy具有协同效应,对吲哚美辛(IDM)和酮洛芬(KET)表现出优异的吸附性能,在IDM和KET初始浓度为10 mg/L时去除率可达97.1%和88.6%。Cu2MoS4-Fe3O4@PPy对IDM和KET的吸附过程符合Langmuir等温线和准二级动力学模型。Cu2MoS4-Fe3O4@PPy能够用磁铁分离,并在8次吸附-解吸循环后,对IDM去除率仍高达83%。此外,在Cu2MoS4-Fe3O4@PPy表面沉积银纳米粒子后作为光催化剂降解孔雀石绿(MG)实验表明可以扩展其从吸附作用向光催化降解功能的转换。2、为进一步实现药物污染物的有效降解和矿化,采用溶剂热法合成了共掺杂Co的磁性Mn3O4(Fe3O4/Co-Mn3O4),并将其用作降解水中土霉素(OTC)的有效催化剂。Co-Mn3O4与Fe3O4之间的协同作用不仅通过过一硫酸盐(PMS)的活化提高了催化活性,而且使Fe3O4/Co-Mn3O4易于从水溶液中分离和回收。在PMS(10 m M)存在的条件下,94.2%的OTC(10 mg/L)可在60 min内被降解。Fe3O4/Co-Mn3O4在多次循环后依然具有比较稳定的结构和良好的催化能力。通过XPS分析,确定Fe3O4/Co-Mn3O4上的Co(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)为催化中心。Fe3O4/Co-Mn3O4的优异催化性能不仅来源于它的大比表面积为PMS的活化提供了丰富的活性中心,而且还来源于它在原子间的电荷再分配,加速了金属离子的氧化还原反应。此外,OTC在实际水样中的高降解效率表明,Fe3O4/Co-Mn3O4具有良好的实际应用潜力。3、制备了具备磁性的镍钴双氢氧化物纳米材料(Fe3O4@NiCo LDHs),用来活化PMS降解水中的萘普生(NPX)。Fe3O4@NiCo LDHs对PMS有良好的催化性能,Fe3O4@NiCo LDHs在催化剂用量为0.2 g/L,PMS浓度为5 m M,初始NPX浓度为10 mg/L时在20 min内对NPX的去除效率达到83.9%。机制分析发现,三种金属(Ni、Co、Fe)协同催化。Fe3O4@NiCo LDHs具有良好的稳定性,五次循环后的去除效率仍能够达到78.1%。此外,实际应用潜力实验表明Fe3O4@NiCo LDHs对实际水样中NPX依然具有良好催化降解性能。
其他文献
交通能耗占据社会终端能耗的近30%,公交车辆等量大面广。传统公交车辆等空调普遍采用压缩制冷、室内空气密闭循环,能耗高、空气品质差,而直接蒸发冷却空调可有效解决此类问题。公交车辆车内气流组织的合理与否不仅对乘客的舒适性有着直接和重要的影响,还关乎客车空调运行的经济性。目前,针对传统公交车车内气流组织的研究成果颇多,而对于采用直接蒸发冷却技术进行空调供冷的公交车车内气流组织的研究却仍属空白。直接蒸发冷
学位
大气污染严重威胁着人类的生存与可持续发展,其中气态污染物的存在已被确定为一个重要的空气污染因素,并被认为是造成许多健康和环境问题的原因。许多研究认为,氮氧化物是一类非常重要的空气污染物,其中主要成分为NO。近年来,绿色光催化技术在去除NO方面的应用研究备受关注。然而单纯的光催化技术对工业烟气中的ppm级NO的处理难以达到实际应用的效果。将H2O2氧化技术与光催化技术相结合,两者优势互补,对工业烟气
学位
全球每天都有源源不断的挥发性有机物被释放到大气中。随着城市化进程的快速发展,人为释放到大气中的挥发性有机物逐渐增多。挥发性有机物聚集到大气中使得空气质量变差,对人类的健康和大气环境带来巨大的挑战。挥发性有机物还是形成二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)的关键前体。二次有机气溶胶是颗粒物的重要组成部分,也是雾霾污染的主要贡献者。大多数挥发性有机物可以与大气中存
学位
喹诺酮类抗生素作为广泛应用于人类生产和生活中的一类典型抗生素,吸附性强,会在环境中大量累积并通过迁移转化进入人体,对生态系统稳定性、多样性和人类健康造成直接或潜在的威胁。半导体光催化技术具有绿色环保、无毒无害、不产生二次污染的优点,利用其降解水中有毒有机污染物的研究也成为相关领域研究热点。在众多的半导体光催化剂中,具有高的可见光响应的混合价态氧化物四氧化三锡(Sn3O4)由于其合理的导带价带位置、
学位
甘肃省作为一个以农业产业化发展为主的西北大省,农村地区面积广阔,水资源匮乏,农村人口基数大。其农村地区的生活污水主要以厨卫、洗涤等为主,成分简单,重金属等有害物质含量少,目前普遍的排放方式对土壤及地下水存在一定的污染隐患。同时农村地区农药的过度使用加重了对土壤及地下水的污染程度。因此为了加快建设美丽乡村进程,对农村地区典型污水在黄土中的运移规律的研究有重要意义。研究采用室内试验与软件模拟相结合的模
学位
石油化工领域能耗占据终端能耗相当比例,其制冷换热量大面广,高效换热器的研究和应用成为亟需。螺旋交叉缠绕管式换热器是一种新型高效节能的换热设备,虽然传热原理属于管壳间壁式换热器,但完全突破了传统管壳式换热器的设计思路,在材料、形状、结构等方面都独具特点,同等条件下,换热系数是传统管壳式换热器的2~3倍,节能15%以上,单位容积下螺旋交叉缠绕管式换热器换热面积是普通管壳式换热器的2倍左右。螺旋交叉缠绕
学位
近年来,水资源短缺一直是影响人类社会发展的问题之一,膜分离技术作为一种能耗低、操作简单、分离效果好的水处理技术,在污水处理与水资源回用领域获得了越来越多的关注。应用最广泛的分离膜是采用界面聚合法制备的聚酰胺膜,主要包括反渗透膜和纳滤膜。聚酰胺膜具有良好的离子分离能力,在水处理工艺中扮演着重要的角色。但是,聚酰胺膜的分离性能仍是限制其更广泛应用的问题之一。为了提高聚酰胺膜的分离性能,研究者常会使用纳
学位
黑河中游地区降水稀少,水资源短缺,但该区域景观类型众多,各景观类型生态需水量各不相同。因此本文以黑河中游作为研究区,探究该区域不同景观类型的土壤水分状况,旨在为黑河中游地区水资源合理配置、防风固沙工程建设提供相关依据。本研究于2021年5-9月(雨季)对研究区不同景观0-100 cm竖直剖面上土壤水分进行观测,并进行相关分析研究。主要成果如下:(1)黑河中游各景观类型土壤体积含水率总体表现为:河岸
学位
近年来,随着造纸、印染、农药及医药等的迅速发展,生产中间体氯酚(CPs)类物质造成的水污染问题日趋严重,因此,其治理和修复是目前亟需解决的环境难题。在众多的水处理技术中,利用纳米零价铁的强还原性和Fenton技术的强氧化性处理CPs污染水体成为环境科学领域的研究热点。本文以磁性纳米Fe3O4负载的纳米零价铁(n ZVI)为催化剂,构建类Fenton体系对三种典型CPs(即,对氯苯酚(4-CP)、2
学位
随着检测技术的增强,在水体中逐渐发现了内分泌干扰物、药品及个人护理品等难降解、高毒性的新兴污染物,它们无法通过传统的生物处理法去除,因此发展出了低耗高效的高级氧化技术,其中以过硫酸盐为氧化剂的高级氧化技术因低成本,高氧化还原电位,p H适用范围广等优点成为研究热点。改性生物炭因成本低、比表面积大、活性高等优点成为常用的催化剂。本文选择西北地区常见且商业化应用成熟的两种植物制备的生物质产品:沙蒿胶和
学位