【摘 要】
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氧氟沙星具有良好的抗菌效果和更低的副作用,被广泛应用于杀菌和抗感染,因此产生了大量的含有氧氟沙星的废水。如果未经处理或处理不完全的氧氟沙星废水流入环境中,会对生态系统和人体健康构成威胁。目前已经有很多方法处理氧氟沙星废水,但是由于氧氟沙星具有低生物吸收性和难降解性,导致传统的方式不能有效的降解氧氟沙星。所以,探索一种高效绿色的处理氧氟沙星废水的方法至关重要。使用Ti O2的光催化降解有机物作为一种
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氧氟沙星具有良好的抗菌效果和更低的副作用,被广泛应用于杀菌和抗感染,因此产生了大量的含有氧氟沙星的废水。如果未经处理或处理不完全的氧氟沙星废水流入环境中,会对生态系统和人体健康构成威胁。目前已经有很多方法处理氧氟沙星废水,但是由于氧氟沙星具有低生物吸收性和难降解性,导致传统的方式不能有效的降解氧氟沙星。所以,探索一种高效绿色的处理氧氟沙星废水的方法至关重要。使用Ti O2的光催化降解有机物作为一种环境友好技术被广泛用于废水处理。然而,光催化氧化技术受限于待处理水量小、反应时间长、催化剂易结块等问题,因此无法实现大规模的工业废水处理。水力空化是一种新的先进的氧化技术,具有操作简单和无二次污染的优点。因此,可以将水力空化与光催化技术结合使用,提高污染物的降解效率。本研究使用自制的水力空化-光催化设备对水力空化-光催化技术降解溶液中氧氟沙星的效果进行了探讨,考察了影响氧氟沙星降解的因素,为氧氟沙星废水的有效处理提供一种新方法。（1）通过溶胶-凝胶法制备了Zn-doped Ti O2催化剂,并通过X射线衍射（XRD）、扫描/透射电子显微镜（SEM/TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）和光致发光光谱（PL）进行了表征。来确定它们的晶体形状、结构、化学成分和光吸收范围。（2）使用光化学反应仪对氧氟沙星溶液进行光催化降解实验,研究催化剂种类、污染物初始浓度和催化剂添加量对氧氟沙星降解的影响及进行光催化降解条件的优化。实验发现,在氧氟沙星溶液浓度为5 mg/L,Zn-doped Ti O2（Zn/Ti的摩尔比为0.01:1.00）催化剂剂量为0.5g/L时,获得最高的降解效率,达到了34.24%,且此条件下经济效益最优。（3）使用定制的文丘里管作为水力空化发生器对氧氟沙星溶液进行降解,研究入口压力和溶液初始p H值对氧氟沙星降解率的影响及进行水力空化降解条件的优化。实验发现,当入口压力为3.0 bar,可以得到最高的降解率为14.10%;当p H为中性时,降解率最高为19.24%。（4）采用水力-光催化技术联合处理氧氟沙星废水。考察水力空化光催化复合体系对氧氟沙星降解率的影响。当入口压力为3.0 bar,p H为中性,加入Zn-doped Ti O2（Zn/Ti的摩尔比为0.01:1.00）催化剂,氧氟沙星溶液浓度为5 mg/L,催化剂剂量为0.5g/L时,获得最高的降解效率,达到了72.24%,水力空化光催化复合技术符合一级反应动力学。并使用捕获剂证实水力空化-光催化降解氧氟沙星时,·OH起主要作用。（5）研究氧氟沙星水力空化-光催化技术降解的可能降解机制。鉴定了氧氟沙星水力空化-光催化降解过程中的降解产物,并利用LC-MS技术分析了它们可能的降解途径。结果显示,在氧氟沙星降解过程中形成了7种降解产物,并认为氧氟沙星在水力空化-光催化作用下可能的降解途径是哌嗪环氧化、脱甲基化和脱羧。本研究为抗生素类废水的节能、高效、大规模处理,提供了一种非常可行的方法,同时为今后水力空化光催化联合技术的应用提供了可靠的理论依据和技术支持。
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