N-TiO2 协同单过硫酸氢钾光催化降解氧氟沙星的研究
2021-03-06刘丰良
王 佳, 刘丰良*
(中南大学 化学化工学院,湖南 长沙 410083)
氧氟沙星(OFX)是一种喹诺酮类抗生素药物,这类药物进入废水后难以生物降解,富集能力强,严重威胁到生态平衡和人类健康[1]。TiO2光催化有机物降解作为一种环境友好型技术,已广泛应用于废水处理领域。Li R 等[2]通过阳极氧化法制备了TiO2纳米管,在紫外汞灯作用下,35 min 内能够光电催化降解100%的氧氟沙星溶液,COD 去除率也达到70%。王菊等[3]利用化学还原法将纳米Au 粒子负载到TiO2/CF表面,在紫外光下催化降解左氧氟沙星,降解率达到86%。Vibhu Bhatia 等[4]利用溶胶凝胶法制备了Bi-Ni共掺杂TiO2光催化剂,当pH=3 时,光照6 h 内能够降解86%的氧氟沙星。由于TiO2本身对于可见光的利用率较低,且光生载流子容易复合,通过金属改性后,金属材料本身的热不稳定性以及能够充当电子捕获阱,限制了其实际应用,而非金属掺杂(C、N、S、P 等)能够有效避免这一问题,其中,非金属元素N 和O 具有相似的结构和电子特性,在可见光吸收和光催化活性方面表现出更优良的性能,因而受到关注。过硫酸盐作为一种类似于H2O2的氧化物,其裂解产生的硫酸根自由基(SO4‧-,E0=2.60~3.10 eV)具有比·OH(E0=1.90~2.70 eV)更强的选择性和更高的氧化还原电势、长的半衰期(30~40 μs)[5]。
本文利用溶剂热法制备不同系列N 掺杂TiO2光催化剂,并研究了其在可见光下协同单过硫酸氢钾(PMS)光催化降解氧氟沙星废水,考察了催化剂种类、催化剂浓度、PMS 投加量等因素对OFX 降解的影响。
1 实验
1.1 试剂与仪器
试剂:锐钛矿(Anatase,山东驰宇化工有限公司);钛酸四丁酯、乙醇、乙酸、尿素、氧氟沙星均为市售分析纯试剂;……
