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四环素(TC)由于其低成本和高效率已成为世界上最常用的抗生素之一。它常用于人类和家养畜禽常见的疾病控制,家禽和牲畜的饲料添加以及水产养殖的抗菌。但是,大多有机生命体仅能消耗一小部分抗生素,其中大部分会通过粪便排泄至土壤和水体,并给生态环境和人类健康带来持续性的潜在危害。因此,在水生环境中消除TC对于人类健康至关重要。
由于铁和锰大量存在于自然环境中,铁-锰二元氧化物作为一种环境有好的去除污染物材料而得到广泛关注。铁锰氧化物(FMO)具有较大的比表面积和强大的表面活性。也是典型的具有良好H2O2催化性能的Fenton反应催化剂。但是它们的应用存在诸如稳定性相对较差,耐久性不足的问题。故而铁锰氧化物的改性问题的到广大学者的关注。
本文使用共沉淀法通过添加不同比例的葡萄糖改性铁锰氧化物,并在比较不同葡萄糖添加量的铁锰氧化物在过氧化氢高级氧化系统下降解水体中四环素的效率,并研究其中的降解机理。通过XRD,FTIR,TEM,BET和XPS测定FMO和FMOCx的内部结构和表面特性。随着葡萄糖添加量的增加,葡萄糖改性铁锰氧化物(FMOCx)比铁锰氧化物(FMO)具有更多的表面官能团(例如-OH和-COOH),粒径更小,表面积逐渐增加,并且高价铁和锰的比率也增加。此外,葡萄糖可能会被KMnO4氧化以在催化剂表面形成无定形碳。在不添加过氧化氢时,葡萄糖改性的铁锰氧化物FMOC3(添加0.003mol葡萄糖)对四环素的去除效率最高,在三小时内可达85%,这归因于它具有更大的表面积,更多的表面官能团和更高的表面活性Mn(Ⅳ)。结果还表明,FMOC3可以有效活化过氧化氢,在类Fenton体系下四环素在80分钟可降解95%。具体的降解机制包括吸附和氧化降解两部分,一方面四环素吸附至葡萄糖改性铁锰氧化物表面并与其反生氧化还原反应被分解;另一方面,葡萄糖改性铁锰氧化物活化过氧化氢产生羟基自由基(·OH)和过氧化氢自由基(HO2·)将四环素氧化成小分子或直接矿化成二氧化碳和水。
这项研究证明,葡萄糖改性的铁锰氧化物(FMOCx)可以有效活化H2O2降解有机污染物抗生素,并为类芬顿体系下去除水体中难降解有机污染物提供可能。
由于铁和锰大量存在于自然环境中,铁-锰二元氧化物作为一种环境有好的去除污染物材料而得到广泛关注。铁锰氧化物(FMO)具有较大的比表面积和强大的表面活性。也是典型的具有良好H2O2催化性能的Fenton反应催化剂。但是它们的应用存在诸如稳定性相对较差,耐久性不足的问题。故而铁锰氧化物的改性问题的到广大学者的关注。
本文使用共沉淀法通过添加不同比例的葡萄糖改性铁锰氧化物,并在比较不同葡萄糖添加量的铁锰氧化物在过氧化氢高级氧化系统下降解水体中四环素的效率,并研究其中的降解机理。通过XRD,FTIR,TEM,BET和XPS测定FMO和FMOCx的内部结构和表面特性。随着葡萄糖添加量的增加,葡萄糖改性铁锰氧化物(FMOCx)比铁锰氧化物(FMO)具有更多的表面官能团(例如-OH和-COOH),粒径更小,表面积逐渐增加,并且高价铁和锰的比率也增加。此外,葡萄糖可能会被KMnO4氧化以在催化剂表面形成无定形碳。在不添加过氧化氢时,葡萄糖改性的铁锰氧化物FMOC3(添加0.003mol葡萄糖)对四环素的去除效率最高,在三小时内可达85%,这归因于它具有更大的表面积,更多的表面官能团和更高的表面活性Mn(Ⅳ)。结果还表明,FMOC3可以有效活化过氧化氢,在类Fenton体系下四环素在80分钟可降解95%。具体的降解机制包括吸附和氧化降解两部分,一方面四环素吸附至葡萄糖改性铁锰氧化物表面并与其反生氧化还原反应被分解;另一方面,葡萄糖改性铁锰氧化物活化过氧化氢产生羟基自由基(·OH)和过氧化氢自由基(HO2·)将四环素氧化成小分子或直接矿化成二氧化碳和水。
这项研究证明,葡萄糖改性的铁锰氧化物(FMOCx)可以有效活化H2O2降解有机污染物抗生素,并为类芬顿体系下去除水体中难降解有机污染物提供可能。