改性氮化硼复合材料的制备及去除水中磺胺甲恶唑

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近些年医疗行业和畜牧业发展的越来越迅速,为了预防和治疗人类和动物的疾病导致抗生素的使用量也会随之增加,由于抗生素在机体内难以消化降解致使水体中抗生素的含量增加。其中作为广谱抗生素的磺胺甲恶唑(SMX)是污染物的重要一员,SMX经常在废水中检测到(0.1μg·L-1–2.5μg·L-1)。因此如何快速高效去除抗生素是目前研究的热点问题。本研究通过限氧法合成碳掺杂氮化硼(CBN),吸附去除水中SMX,通过XRD、SEM、XPS、FT-IR、BET和Zeta电位等表征手段对CBN合成材料进行系统分析。分别研究了p H值的变化、不同时间、不同SMX初始浓度和不同的温度对SMX在吸附过程中的性能影响,评估该材料可重复使用性方面的研究。实验证明在开始的10 min内,吸附效率最快,基本可以达到总吸附量的一半。10℃低温时吸附最佳,最佳吸附量可达28.75 mg·g-1。反应符合伪二级动力学模型的化学吸附和Langmuir吸附等温模型的单层吸附,根据吸附热力学的研究表明,属于自发放热。进行6次吸附-解析循环后的材料,其吸附量的利用率可以达到80%以上。为进一步提高吸附材料的吸附性能,制备煅烧层状双氢氧化物(CLDH)与CBN复合材料,CLDH不仅具有较大的比表面积,同时具有“记忆效应”的优势,与CBN的复合既减少CLDH的团聚问题,又增大比表面积,增加吸附位点,提高吸附性能。通过XRD、SEM、XPS、FT-IR、BET和Zeta电位等表征手段对CBN/CLDH复合材料进行系统的分析。研究不同p H值、时间、SMX初始浓度以及温度对SMX吸附性能的影响,评估复合材料对SMX的可重复使用性问题。在30 min内,基本可以达到吸附平衡,最大的饱和吸附量为45.89 mg·g-1,较单独的CBN的吸附量提高60%。吸附动力学符合伪二级动力学模型表明化学吸附,吸附等温线符合Langmuir吸附等温模型单层吸附,吸附热力学研究表明该反应自发放热。进行6次吸附-解析循环后的材料,吸附量的利用率仍然可以达到75%以上。
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