Ni摻雜BiVO4對廢水中的四環(huán)素和環(huán)丙沙星的去除特性研究.pdf

1、廢水中的抗生素來源廣泛，危害嚴(yán)重，且具有不易降解、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，吸附或催化去除水體中的抗生素是相對綠色環(huán)保、成本低廉的方法。對微波水熱法制備BiVO4和Ni摻雜改性BiVO4(Ni-BiVO4)材料進(jìn)行了X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、比表面積(BET)、場發(fā)射電鏡(FESEM)、X射線能譜分析(DRS)和熒光光譜(PL)表征;并開展了對廢水中常見的抗生素四環(huán)素和環(huán)丙沙星的吸附與催化性能研究，主要包括影響因素分析、吸

2、附模型構(gòu)建，并對去除抗生素前后的Ni-BiVO4進(jìn)行對比分析，探討Ni-BiVO4結(jié)構(gòu)與后續(xù)去除抗生素性能之間的構(gòu)效關(guān)系，確定Ni摻雜BiVO4去除抗生素的主要機(jī)理。本論文的主要研究結(jié)果為:
　　(1)通過微波輔助合成的方法成功制備出BiVO4和Ni摻雜BiVO4，表征結(jié)果表明兩種材料均具有單斜白鎢礦晶型BiVO4的特征，相對于BiVO4，摻雜Ni后的BiVO4仍具備單斜晶體的特征衍射峰，比表面積則由未改性前的6.39m2·g-1

3、增大到12.49m2·g-1，孔容及孔徑均有所增大，大多數(shù)為介孔結(jié)構(gòu)，紅外主要吸收峰不變，特征熒光發(fā)射峰不變且熒光強(qiáng)度降低，說明光生電子對復(fù)合率降低，顆粒尺寸變大，形狀由橢球狀變?yōu)榘魻?，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.08wt.％。
　　(2)在Ni-BiVO4去除四環(huán)素和環(huán)丙沙星的篩選實(shí)驗(yàn)中，Ni-BiVO4對四環(huán)素和環(huán)丙沙星具有良好的吸附效果，相對于未改性的BiVO4在吸附作用方面提高明顯，但光催化作用很弱，說明過強(qiáng)的吸附作用反而影響光催

4、化效率的提升。因此，Ni-BiVO4對兩種抗生素的去除主要為吸附作用。
　　(3) Ni-BiVO4吸附四環(huán)素和環(huán)丙沙星的主要影響因素研究結(jié)果為:隨著投加量的增加，Ni-BiVO4對四環(huán)素和環(huán)丙沙星吸附效率先升高后逐漸趨于平緩，最佳吸附率分別為89％和82％;抗生素初始濃度逐漸增大時，Ni-BiVO4對抗生素的吸附效率呈現(xiàn)下降趨勢;四環(huán)素在pH為2～13時，吸附率先上升后下降，在4～7時達(dá)到最高，環(huán)丙沙星pH為1～8時，吸附率逐漸

5、上升，在5～8時達(dá)最高;在低濃度Cu2+存在時，四環(huán)素和環(huán)丙沙星的吸附過程受到促進(jìn)，高濃度Cu2+時，吸附過程受到抑制，對環(huán)丙沙星的吸附的抑制作用較強(qiáng)。
　　(4) Ni-BiVO4對四環(huán)素和環(huán)丙沙星的吸附過程符合Langmuir吸附等溫模型，說明兩種抗生素在該吸附材料上的吸附過程為單分子層吸附。Ni-BiVO4對四環(huán)素和環(huán)丙沙星的吸附動力學(xué)過程符合偽二級動力學(xué)模型，說明四環(huán)素和環(huán)丙沙星在Ni-BiVO4上首先進(jìn)行快速吸附，然后緩