过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (2): 311-322.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222075
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孟冠华1,2*, 张林森1, 刘宝河1,2, 王瑜1, 李政辉1, 李文1, 江用彬1,2
Guanhua MENG1,2*, Linsen ZHANG1, Baohe LIU1,2, Yu WANG1, Zhenghui LI1, Wen LI1, Yongbin JIANG1,2
摘要: 抗生素是治疗各种传染病的常用药物,但残留在水环境中的抗生素会对生态系统造成威胁。因此,探索去除水环境中抗生素的有效方法具有重要意义。由于光催化臭氧氧化技术可以高效降解和矿化水体中的污染物,该技术受到广泛关注。本工作通过浸渍-化学还原法制备Cu2O/TiO2复合材料并将其作为可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠(CRO)的催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪(BET)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)对Cu2O/TiO2形貌结构和光学性能进行表征,考察了Cu2O/TiO2配比、Cu2O/TiO2投加量、臭氧浓度、头孢曲松钠初始浓度、溶液初始pH值等因素对可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠的影响。结果表明,Cu2O对TiO2的掺杂改性使材料孔容和平均孔径增大,能带宽度减小,可见光下的催化性能增强。在Cu2O:TiO2摩尔比为0.2:1、可见光照射120 min、溶液pH值为6.12、头孢曲松钠浓度为10 mg/L、Cu2O/TiO2投加量为0.2 g/L、臭氧浓度为1.5 mg/L条件下,头孢曲松钠和TOC的降解率分别达到81.05%和52.16%,臭氧利用率达到50.84%。自由基捕获实验表明,可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠的过程中光生空穴(h+)和超氧自由基(?O2-)起主要作用。5次循环使用实验结果表明,Cu2O/TiO2有较好的可重复利用性。本研究结果表明,对于水体中的头孢曲松钠,可见光催化臭氧氧化是一种很有前途的治理技术。