论文总字数：16512字

摘 要

本课题采用热解法制备MOFs衍生碳复合材料，并利用其活化过一硫酸盐（PMS）处理盐酸四环素（TC）模拟废水。使用扫描电镜和N₂吸附表征了MOFs衍生碳的形貌和孔结构，并考察了pH、共存离子、PMS浓度等因素对TC降解效果的影响。结果表明，MOFs衍生碳形貌为片状结构，孔道结构为介孔，BET比表面积为258.7416 ㎡/g。经过对照发现加入MOFs活化比仅PMS或MOFs处理效果好。TC的降解效率随着水样中pH值和 PMS浓度的升高以及溶液初始浓度的降低而升高。在水样中加入共存离子HCO₃^2-、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-，其中加入Cl^-对TC去除效率的影响最小。在最佳反应条件下，TC的降解率为87.48%，通过拟合得出该反应符合准二级反应动力学方程。

关键词：盐酸四环素；过一硫酸盐；MOFs衍生碳

Oxidation of tetracycline by MOFs derived carbon activated persulfate

Abstract

In this project, MOFs derived carbon composites were prepared by pyrolysis method, and activated peroxisol (PMS) was used to treat tetracycline hydrochloride (TC) simulated wastewater. Sem and N2 adsorption were used to characterize the morphology and pore structure of MOFs derived carbon, and the effects of pH, co-existing ions and PMS concentration on the degradation effect of TC were investigated. The results showed that the morphology of MOFs derived carbon was sheet structure, the pore structure was mesoporous, and the BET specific surface area was 258.7416 ㎡/g. By comparison, MOFs activation was found to be more effective than PMS or MOFs alone. The degradation efficiency of TC increased with the increase of pH value and PMS concentration in the wastewater sample and increased with the decrease of TC concentration in the initial water sample. Coexistence ions HCO₃^2-, CO₃^2-, SO₄^2- and Cl^- were added to the water sample, among which Cl^- had the best removal effect on TC. Under the optimal reaction conditions, the degradation rate of TC was 87.48%, and the reaction was in accordance with the quasi-second-order reaction kinetics equation by fitting.

Key words: tetracycline hydrochloride; Peroxosulphate; MOFs derived carbon

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 3

1.1 研究背景 3

1.1.1 环境中的四环素 3

1.1.2 国内外四环素污染现状 3

1.2 课题的提出及研究内容 4

1.2.1 课题的提出 4

1.2.2 研究内容 5

第二章 实验材料与方法 5

2.1 仪器与试剂 5

2.1.1实验仪器 5

2.1.2实验试剂 6

2.2 实验方法 6

2.3 数据处理 6

2.4 盐酸四环素浓度-吸光度标准曲线的绘制 7

第三章 结果与讨论 8

3.1 MOFs的表征 8

3.1.1 N₂吸附 8

3.1.2 扫描电子显微镜（SEM） 8

3.2 不同反应体系对盐酸四环素降解性能的影响 9

3.3环境因素影响实验 10

3.3.1 不同pH对盐酸四环素去除率的影响 10

3.3.2 共存离子不同时对盐酸四环素去除率的影响 11

3.3.3 PMS浓度不同时对盐酸四环素去除率的影响 12

3.3.4 盐酸四环素浓度不同时对盐酸四环素去除率的影响 14

3.4反应动力学分析 15

第四章 结论 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 环境中的四环素

四环素类抗生素药物是现如今用处最为广泛的抗生素药物之一。其主要作用的发生原理是抑制或阻碍菌体中核糖体蛋白的合成。此类抗生素对衣原体等有害微生物能够起到良好的抑制作用。作为药物，其具有广泛的抗菌性和显著的疗效^[1]，主要包括金霉素、四环素、土霉素、多西环素、美他环素等。不仅是在医疗卫生行业这类生素被广泛使用，在食品业，一些厂家为了抑制肉制品中的菌类繁殖、或者甚至在畜牧养殖业的养殖过程中，也会添加此类抗生素，用作促生剂。其中，四环素类抗生素达2300 t^[2]，占据抗生素市场份额15.8%^[3]，作为四环素类抗生素使用和出口大国，中国年出口量约13400 t。

很多发展中国家青睐四环素价格低廉、抑制菌类种类广的特点而进行普遍使用。据调查研究报道，四环素类抗生素作为污染物排入环境中，其中绝大多来自于制药企业和医疗机构，医疗机构丢弃的医疗废物中也残留未被处理干净的抗生素，这些未经处理就直接丢弃的过期抗生素和在治疗中使用抗生素的患者通过新陈代谢排出的抗生素是主要来源

1.1.2 国内外四环素污染现状

自上世纪八十年代以来，许多发达国家已经在土壤、水体等环境中检测到四环素类药物残留，抗生素的污染势必会对生态系统和人体健康带来危害。Hamscher^[4]等检测到粪水中四环素的含量为4.0 mg/kg，施用粪肥的土壤层中四环素浓度达198.7μg/ kg。Warman等^[5] 检测到残留在土壤中动物粪便肥料中的四环素。在一些调查中也发现养殖场水池的沉积物中存在较多含量的抗生素^[6]，比如土霉素浓度最高可达10 mg/kg^[7]。Hirsch^[8]分析了Germany某污水 厂的进出水口也检测到四环类抗生素的存在，浓度为20 μg/L。在美州的一百多条河流中检测到四环素浓度不低于1.0 μg/L^[9]。Sarmalh^[3]等分析爱德华州的废水水样时，发现有四环素等多种抗生素存在。Choi^[10]等在南韩的河流中也监测到0.2 μg/L的四环素类抗生素。甚至在饮用水中也可以直接检测到含量达到四环素抗生秦类的药物，如西班牙的地下水中就出现了四环素的踪迹。传统的四环素类药物由于过去大量使用在人和兽药的原因，耐药率已经超高。新一代的四环素类药物替加环素在国内外已经上市了，副作用没有改善，但耐药率暂时还很低，目前仅用于多重耐药。

国内专业的调查和报道并不充分，因为有关抗生素污染的相关研究在国内才刚刚起步。那广水等^[11] 通过处理我国北部受污染的废水发现四环素类抗生素都有存在，且四环素浓度高达1 114.27ng/L。通过对中国多个省市、自治区的养殖场动物粪便分析，张树清等^[12]发现动物粪便中四环素含量达5.22 mg/kg；在京郊养殖场动物粪便样品中,也检测到了微量的四环素，其中四环素浓度为12.53 ~ 77. 10 mg/kg ^[13]。更重要的是，越来越多的临床证据和研究结果，抗生素可以间接诱导某些耐药性微生物和其他耐药性基因，并在其环境中传播和产生，拥有抗药性的病菌可直接或间接进入环境和人体，增强人体对病菌的耐药性，严重威胁环境和人类公共健康。环境微生物病原菌和抗生素甲氧西林具有和环境密切相关的基因，因此，病原菌的抗生物质对抗生素甲氧西林具有性和迅速的扩散已经成为在全世界的传染病的预防和治疗过程中巨大的问题。在现有工艺下,大部分抗生素无法有效去除。抗生素进入水体中对不具耐药性的微生物、浮游植物、鱼类等水生生物有潜在毒理风险,破坏水生生态系统。为了从根本上解决耐药性问题，有必要深入研究环境中的抗生素和耐药性的产生、去除机制以及环境化学污染的行为。

1.2 课题的提出及研究内容

1.2.1 课题的提出

四环素类抗生素在污染环境方面在有机污染中表现出持久性强、降解难的特点，因此可以很轻松的长期留存在环境中，对生态系统和人体健康造成不良影响。目前对环境中的抗生素有一些生物方法、物理方法和化学方法，但这些方法在降解过程中存在效率低、能耗大、二次污染等致命弱点。高级氧化技术具有强大的氧化能力，它基于硫酸根自由基（SO₄^-·）的存在，被广泛应用在降解难以处理的有机污染物方面^{[14，15，16]}。各种研究表明，通过纳米FeO激活PMS，可以有效生成SO₄^-·。但纳米FeO在空气中容易聚集和氧化，导致效率低下。将纳米FeO颗粒固定在多孔材料中(如粘土、沸石、活性炭等)，可以稳定纳米FeO，从而提高复合材料的吸附能力。在多孔载体中，活性炭MOFs由于其孔径大、体积大、比表面积大且可控制，有利于较大分子的吸附和传递，显示出巨大的潜力。研究表明，纳米FeO载体的有序介孔碳MOFs对四环素的去除率可以达到80%以上。因此，介孔碳是固定化纳米FeO的理想载体。然而，就我们所知，很少有研究发现使用纳米FeO支持的MOFs活化PMS产生SO₄^-·，从而氧化降解TC。MOFs被众多学者认可，由于其具有的良好催化活性和稳定性^{[14，17，18，19]}。活性炭在臭氧催化、PMS降解有机污染物也有广泛的应用^{[14，19，20，21，22，23，24]}。由无机金属与有机羧酸或中性有机配体构筑的MOFs 是结构多样的孔隙材料，其含碳量较高，煅烧前不需要添加额外的碳源，即可以得到纳米多孔碳，方法简单易行^[25]。但是，MOFs碳活化PMS降解四环素类抗生素的报道还没有，考察在MOFs活化PMS的催化氧化体系中主要操作条件如初始pH、过硫酸盐浓度、催化剂投加量、反应时间等因素对四环素降解效果的影响。

1.2.2 研究内容

（1）课题拟采用热解法制备MOFs衍生碳复合材料。 请支付后下载全文，论文总字数：16512字 您需要先支付 80元 才能查看全部内容！立即支付 ﰊ PREVIOUS NEXT ﰋ 您可能感兴趣的文章 Cu掺杂TiO2光催化CO2还原性能开题报告 酸雨和重金属复合胁迫对绿豆生长发育的影响开题报告 苏州市某城镇生活废水处理厂设计开题报告 红安县城排水工程的初步设计开题报告 2万吨/天生活污水提标改造工艺设计文献综述 T市工业园中药厂500m3／d废水处理工程设计开题报告 150t/d采油废水处理工程设计文献综述 150t/d采油废水处理工程设计开题报告 桃花乡水库型饮用水源地保护区划分研究文献综述 城市净水厂“臭氧-活性炭”深度处理工艺调控及运行效能分析文献综述 最新文档 华北地区夏季降水多年、少年近地层水汽场及风场分布特征开题报告 天山地区典型流域降雪分布研究文献综述 2016年台风狮子山路径突变原因的初步分析开题报告 北京和寿县地区边界层急流观测与模型的对比文献综述 具有双Kelvin波结构MJO活动的再分析开题报告 基于单片机的温控风扇设计文献综述 1961-2015年江苏省气候资源的时空分布规律开题报告 智能搬运机器人文献综述 基于类型的电影推荐系统文献综述 Bi6S2O15的合成及其降解有机污染的研究开题报告 不确定时滞奇异摄动系统的鲁棒控制器设计文献综述 小型双模SIW滤波器的研究与设计开题报告 我国绿色出行政策执行研究——以南京市为例文献综述 试论李碧华小说中的爱情悲剧开题报告 基于FPGA的电子相册设计文献综述 企业微信 推荐栏目 本站简介 人才招聘 版权声明 免责声明 毕业论文网 教育 科研 学术文档分享平台 专注服务十二年 可信/实名双认证 老牌网站值得信赖 Copyright © 2010-2022 毕业论文网 站点地图  企业微信 