钨酸铋改性磁性膨润土对污水中四环素的去除

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四环素被使用后进入环境,会造成环境污染甚至危害人体健康。四环素本身具有很高的水溶性及稳定性,可以在水体中长期存在,因此水体中四环素的问题得到了人们的重视。利用光催化法去除水体中的四环素,有望得到良好的效果,所以针对光催化材料的制备及去除四环素的影响因素等问题值得深入讨论。本文以膨润土为基础材料制备了具有吸附和光催化两种作用的BM和Bi2WO6/BM材料,用于去除污水中的四环素。
  本研究制备出具有磁性的CoFe2O4材料,通过膨润土(Ment)与CoFe2O4复合制备出同时可以吸附又具有光催化性质的磁性膨润土(BM)。优选制备条件并对BM进行X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱等分析测试,对BM进行表征。结果显示优选条件为搅拌温度70℃,膨润土与CoFe2O4比例为1∶1.5。通过表征证实二者成功复合,用BM降解四环素3h时四环素降解率为72.0%。
  对所制备的BM进行性能研究以及对四环素降解影响因素进行研究,包括水体pH、四环素浓度、催化剂投加量、共存离子。pH为9、四环素浓度为10mg/L、催化剂浓度为0.05g/L时为最佳去除条件。水中共存离子的影响为:Cl-对四环素去除影响取决于其浓度,NO3-影响可以忽略,SO42-和氨氮对降解过程起抑制作用。在去除过程中·O2、h+、·OH依次起到降解作用。进行六次循环试验后,BM对四环素的去除率下降了8.0%。以实际水样为研究体系时,反应3h后四环素去除率为60.0%,这是由于实际水体中存在其他有机物被BM分解。
  在BM基础上负载Bi2WO6,制备出Bi2WO6/BM,制备过程中通过实验测定最佳复合比例为3∶1时3h四环素去除效果最好,去除率达到92.0%,并对材料进行上述几种表征,证实材料成功复合后进行降解实验。
  对所制备的Bi2WO6/BM进行性能研究。以水体中pH、四环素浓度、Bi2WO6/BM投加量和共存离子为影响因素进行研究。当pH为11、四环素浓度10mg/L、催化剂浓度0.05g/L时,四环素去除率为92.0%。当Cl-浓度为15mmol/L时,四环素降解率提高了2.0%。SO42-和氨氮的存在也会抑制四环素的降解,NO3-对实验结果无影响。循环实验结果表明,Bi2WO6/BM具有良好的稳定性,其降解作用的基团为h+、·OH、·O2。实际水样降解率降低了4.7%,考虑到实际水样的复杂性,以COD浓度变化作为实验参比,说明四环素降解率下降的原因:所制备的Bi2WO6/BM并未完全用于去除水体中的四环素,而被用于去除实际水样中的其他有机物。
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