【摘 要】
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中国作为抗生素生产和消费大国,面临着严重的抗生素滥用问题,由此导致的环境污染日益突出。光催化技术具有降解能力强、高效节能、成本低廉等优势,被普遍认为是一种未来处理含抗生素废水的理想技术。针对传统光催化剂在可见光下响应差和效果不稳定的缺点,本文选取天然金属钨酸盐半导体矿物黑钨矿为光催化剂,用于光催化降解土霉素和诺氟沙星研究。采用XRD、XPS、SEM、BET、UV-Vis DRS和it曲线表征了黑钨
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中国作为抗生素生产和消费大国,面临着严重的抗生素滥用问题,由此导致的环境污染日益突出。光催化技术具有降解能力强、高效节能、成本低廉等优势,被普遍认为是一种未来处理含抗生素废水的理想技术。针对传统光催化剂在可见光下响应差和效果不稳定的缺点,本文选取天然金属钨酸盐半导体矿物黑钨矿为光催化剂,用于光催化降解土霉素和诺氟沙星研究。采用XRD、XPS、SEM、BET、UV-Vis DRS和it曲线表征了黑钨矿的物相组成、元素价态、形貌、比表面积和光电性能,探究了黑钨矿可见光下光催化降解土霉素和诺氟沙星性能;考察了固液比、光照强度和初始浓度等因素对黑钨矿光催化降解性能影响;同时基于诺氟沙星的难降解性,对比了黑钨矿/过氧化氢和黑钨矿/溴酸钾体系对诺氟沙星的光催化降解能力,揭示了黑钨矿光催化降解土霉素和诺氟沙星的路径及作用机理。结果表明天然黑钨矿可作为一种稳定、高效光催化剂用于治理含土霉素或诺氟沙星典型抗生素废水,研究成果为天然半导体矿物黑钨矿的高值化利用提供了新思路。本文取得的主要结果如下:（1）天然黑钨矿的主要物相为（Fe,Mn）WO4,具有较大的比表面积和良好的可见光响应活性,禁带宽度为1.57 e V,属于一种良好的天然半导体材料。（2）在可见光条件下,黑钨矿具有优异的光催化降解土霉素活性,土霉素去除率高达96.3%,反应过程显著受固液比、光照强度和初始浓度等条件影响。在可见光激发下单独黑钨矿体系能产生光生自由基·OH和·O2-,为土霉素降解反应提供活性氧物种,并在其作用下土霉素通过6种途径降解为毒性更低的中间产物。（3）过氧化氢或溴酸钾加入显著提升了黑钨矿可见光降解诺氟沙星的活性,但两个体系均受固液比、光照强度、氧化剂浓度等反应条件影响。在黑钨矿/过氧化氢体系中,·OH和h+是光催化降解诺氟沙星的主要活性氧物种,诺氟沙星降解率可达90.3%;而在黑钨矿/溴酸钾体系中,诺氟沙星降解率高达95.6%,其中·OH和·O2-是降解诺氟沙星的主要活性物种。
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