六方氮化硼基改性材料对氟喹诺酮类抗生素吸附性能的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:allenchang98
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近年来,随着现代医药学的快速发展,抗生素被广泛应用于各个领域中。氟喹诺酮类抗生素是一类重要的广谱抗生素,广泛应用于治疗人类疾病和畜牧养殖,但过度使用会致使含有大量残留抗生素的废水被排至水环境中,导致生态系统和公众健康承受巨大风险。采用吸附技术去除废水中的抗生素是一种经济有效且环境友好的方法,高效吸附剂是吸附法大规模应用的前提和条件。多孔六方氮化硼具有孔隙结构多样和高温稳定性的优点,具备成为完美吸附剂的潜力,但对抗生素的吸附容量较低限制了其在吸附领域的运用。为解决上述问题,本论文通过前驱体法制备了表面分布有Cu颗粒的氮化硼吸附剂,对氟喹诺酮类抗生素的吸附性能有了大幅提高,又通过浸渍法制备了表面附着非晶态Tb的氮化硼吸附剂,在保证吸附性能的前提下具有十分优良的循环再生性能。并详细讨论了两种吸附剂对氧氟沙星(OFL)的吸附能力、过程及机理,为工业废水中抗生素的高效去除提供了更多的可能性。本实验具有重大的学术意义。具体研究内容如下:(1)成功制备了结构稳定的Cu修饰多孔氮化硼纳米纤维(BNNF-Cu)。BNNF-Cu的比表面积可达737.194 m~2/g,具有复杂的孔径结构、数目众多的缺陷以及多样化的表面官能团。由于Cu改性剂的加入,对OFL、诺氟沙星(NOR)和恩诺沙星(ENR)等氟喹诺酮类抗生素的去除能力大幅提升。系统研究了BNNF-Cu对OFL的去除能力。对动力学数据与平衡吸附等温线的分析表明BNNF-Cu对OFL的吸附形式以多层化学吸附为主。重要的是,样品对OFL的去除率为99.74%,其吸附量能够达到305.32 mg/g。此外,还探究了p H、温度和盐度对吸附剂和污染物相互作用的影响。Cu修饰增加了氮化硼对OFL的阳离子桥接作用和络合作用。吸附剂在经历几个回收处理后对污染物的去除能力仅降低了不到20%。(2)首先制备了多孔氮化硼,后再以氮化硼作为基体制备了Tb修饰氮化硼(BN-Tb)吸附剂。Tb以不规则非晶态小颗粒的形式均匀地附着在氮化硼的表面,主要以O-Tb键连接。对BN-Tb去除OFL的效果进行了详细研究。在Tb修饰之后,样品对OFL的吸附容量大大增加,当OFL浓度为20 mg/L时,去除率超过99%。吸附量可以达到262.30 mg/g,温度和盐度的变化对吸附的影响较小,p H值为7时,吸附性能最优,吸附力由静电吸引和π-π相互作用提供。
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