UVA-LED-TiO2納米管陣列光催化燃料電池降解氧氟沙星效能研究.pdf

1、隨著21世紀(jì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的高速發(fā)展，抗生素在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。廢水處理工藝、自然凈化、生物降解都不能有效的將其從環(huán)境水體中去除，大量積累使得地表水源和地下水源嚴(yán)重污染。氧氟沙星的高穩(wěn)定性和強抗水解能力，成為了水體中難降解的持久性污染物。本文通過優(yōu)化摻雜氮、氟 TiO2的制備條件，構(gòu)造一種TiO2—Pt光催化燃料電池研究其降解氧氟沙星的影響因素及作用機(jī)理，并實現(xiàn)一部分的能量回收。主要包括以下方面：
　?、俨捎藐枠O氧化法

2、制備摻雜氮、氟的 TiO2納米管，研究氧化電壓、氧化時間、煅燒溫度等參數(shù)對光陽極的影響，通過掃描電子顯微鏡（SEM）、X-射線衍射（XRD）、X-射線光電子能譜（XPS）等表征分析得出制備的最優(yōu)條件為氧化時間為60min，氧化電壓25V，煅燒溫度為500℃。通過多次重復(fù)實驗證明TiO2納米管陣列在光催化性能方面的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
　?、跇?gòu)造 TiO2—Pt光催化燃料電池，以氧氟沙星為底物進(jìn)行降解效果的研究。在0.1mg/L至1mg

3、/L濃度范圍之間，初始濃度越大，氧氟沙星的降解效率也隨之增大。氧氟沙星的降解效率與光照強度成正比。光催化燃料電池反應(yīng)體系在偏中性和雙性條件下降解效率更優(yōu)，在溶液pH為7條件下時，氧氟沙星降解效果最佳，電池系統(tǒng)中溶解氧越高，降解率越高，反應(yīng)速率越快，超氧自由基起到了一定作用。
　?、圻x用叔丁醇、異丙醇、對苯醌分別作為羥基自由基、空穴、超氧自由基抑制劑。得出結(jié)論：在氧氣充足時UVA-LED/TiO2 NTs光催化燃料電池降解氧氟沙星過

4、程中起到主要作用的活性物質(zhì)為空穴（h+）和超氧自由基（O2·—），羥基自由基（HO·）不是該降解過程的主要活性物質(zhì)。探討了氧氟沙星可能的降解產(chǎn)物及路徑。
　　④采用填充因子（FF）表征電池的性能及能量回收。研究電解質(zhì)的濃度，底物初始濃度、pH值、曝氣等因素對TiO2-Pt光催化燃料電池性能的影響。電解質(zhì)在一定的濃度范圍內(nèi)能夠提高電池的性能，底物濃度對其影響很小。在中性或者偏堿性條件下的性能明顯優(yōu)于酸性條件的。電池性能在氧氣條件下最