C／Fe-Bi2WO6光催化氧化诺氟沙星废水的效能及其机理

第34卷第8期2017年8月应用化学CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYVo1．34Iss．8Aug．2017C／Fe—Bi2WO6光催化氧化诺氟沙星废水的效能及其机理陈世界“汤晓君。陈茜。李英杰高立娣。王鹏(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院黑龙江齐齐哈尔161006；哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090)摘要采用树脂碳化和水热两步法制备C／Fe—BiWO光催化剂，对不同光催化剂光催化降解诺氟沙星溶液的去除效果进行对比研究。考察了条件因素对诺氟沙星(NOR)溶液在模拟太阳光下光催化氧化降解的影响规律。结果表明，在实验条件下，NOR光催化氧化降解符合L·H拟一级反应动力学模型，在NOR溶液初始浓度10mg／L、溶液pH=7．0、催化剂用量0．75g／L、H2O2浓度为200mg／L、500W氙灯照射60min条件下，NOR完全分解，表观速率常数K为0．0751min。。。采用分子荧光光谱法，对C／Fe—BiWO光催化氧化去除NOR体系中羟基自由基生成规律进行研究，并推测了反应机理。结合LC-MS的分析结果，推测了NOR可能的降解路径和中间产物。关键词C／Fe．BiWO；光催化氧化；诺氟沙星中图分类号：0643．3文献标识码：A文章编号：1000-0518(2017)08-0936—10DOI：10．11944／j．issn．1000-0518．2017．08．170019诺氟沙星(Norfloxacin，NOR)是第三代氟喹诺酮类抗生素药物，由于其抗菌谱广、副作用少等优点被广泛应用。在世界许多环境样品中检出了NOR1-2]，NOR在环境水体中的出现、迁移及潜在的危害已成为国内外科研工作者研究的热点之一L3J，找出切实可行的去除NOR的技术意义重大。传统的物理化学方法和生物化学方法处理抗生素类化合物，有速度慢、效率低等缺点。高级氧化技术(AOPs)是去除有机污染物的重要手段之一，如光催化氧化J、芬顿技术J、臭氧-6]、超声等对水体中某些有毒难降解有机污染物有显著的降解作用。有学者尝试将光催化氧化与芬顿技术结合来提高污染物的去除效率，取得了较好的效果。TiO光催化剂由于其高效的光催化能力、无毒性、热稳定性及无二次污染等优点得到了广泛的应用。TiO只对紫外光有响应，而对可见光几乎没有响应，传统的光催化技术只能用人工的紫外灯作为光源，而从经济角度考虑成本是相当大的。如果能够利用自然中的太阳光作为光源，可以节省能源。因为紫外光在太阳光中占不足5％，大部分都为可见光。在最近的光催化剂的研究中，开发新型对可见光具有良好响应的光催化剂成为了科学工作者的研究重点。近年来，BiWO等铋系光催化剂因对可见光具有良好响应而成为一种被广泛关注的新型光催化剂。为了提高太阳光的利用率，本文采用两步法制备了C／Fe—Bi：WO光催化剂，并以诺氟沙星(NOR，结构式见表5)为处理对象，研究了光催化氧化降解诺氟沙星的反应动力学、反应机理及降解产物。1实验部分1．1试剂和仪器诺氟沙星为分析标准对照品(中国药品生物制品检定所)；Bi(NO，)，·5HO(天津市化学试剂三厂)、NaWO·2HO(天津市凯通化学试剂有限公司)、NaOH(北京化工厂)、HC1(固安县清远化工厂)、2017-01—18收稿，2017-03-02修回，2017-05-02接受黑龙江省教育厅基本业务专项理工面上项目(135109209)通讯联系人：李英杰，教授；Tel／Fax：0452—2738118；E—mail：lyj310@163．corn；研究方向：无机纳米材料第8期陈世界等：C／Fe-BizWO光催化氧化诺氟沙星废水的效能及其机理937HNO，(哈尔滨化工化学试剂厂)、草酸钠(天津市博迪化工有限公司)、异丙醇(天津市致远化学试剂有限公司)、碘化钾(天津市津北精细化工有限公司)、苯乙烯系001×7强酸f生阳离子交换树脂(天津元立化工有限公司)、氯化亚铁(天津市博迪化工有限公司)，以上试剂均为分析纯；对苯二甲酸为色谱纯(上海试剂一厂)。BL-GHX—V型光化学反应仪(西安比朗生物科技有限公司)；pHS25型酸度计(上海雷磁仪器厂)；型新世纪紫外一可见分光光度计；LS55型荧光分光光度计(美国PerkinElmer公司)；LCQDEXPMAX型液相色谱一质谱联用仪(美国Finigan公司)；Zeta电位分析仪(英国Malvem公司)。1．2催化剂的制备称取25g的001×7强酸性阳离子交换树脂，加入到250mL(O．1mol／L)的氯化亚铁溶液中进行离子交换。在室温下搅拌24h后过滤，得到相应的离子交换树脂与金属离子的混合物在100cc下干燥6h，然后在N：气保护下，在管式炉中600cI=下，进行碳化处理1h，得到相应的C／Fe—X；取0．5g制备的碳化树