炭基电催化膜降解水中四环素机理与效能研究
发布时间：2025-05-29 03:24
水资源是人类赖以生存的基础。近年来随着抗生素的大量生产和使用,导致水体抗生素污染日益严重。抗生素在水环境中的残留,会导致慢性毒副作用以及产生耐药性细菌等一系列问题,并对生态环境造成严重影响,威胁人类健康。吸附法和生物法等传统水处理工艺均不能有效地去除水中抗生素,纳滤和反渗透等膜分离法虽然能去除水中抗生素,但存在耗能高以及膜污染等问题。因此,亟需寻找新型、高效的抗生素处理方法。电催化膜技术是一种将电催化氧化和膜分离技术耦合的新型水处理技术,具有高效、灵活以及膜污染小等优点,大幅提升了有机物降解的效率。因此,研究采用电催化膜技术处理水中抗生素具有重要应用价值和现实意义。目前,常用的电催化膜材料有煤基炭、碳纳米管、石墨烯、Ti4O7和金属钛等。碳纳米管、石墨烯、Ti4O7以及金属钛等具有制备工艺复杂、成本昂贵等缺点,难以大规模应用。煤基炭制备的炭膜具有导电性好、孔径可调以及成本低廉等优点,但也存在着析氧电势低以及电催化活性差等缺点。为提高炭膜的电催化活性,可采用表面修饰技术对炭膜进行改性修饰。四环素作为一种典型抗生素,是目前最为常用的抗生素之一,是抗生素污水的主要污染物。为此,本研究采用纳米催...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
缩略词表
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 抗生素污染来源及危害
1.3 抗生素去除方法
1.3.1 生物法
1.3.2 吸附法
1.3.3 膜分离法
1.3.4 高级氧化法
1.4 电催化膜技术研究进展
1.4.1 导电基膜
1.4.2 非导电基膜
1.4.3 电催化膜技术存在问题
1.5 课题研究的目的意义和内容
1.5.1 目的意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 材料与试剂
2.2 设备及仪器
2.3 炭基电催化膜制备
2.3.1 TiO2/炭膜制备
2.3.2 Sb-SnO2/炭膜制备
2.4 炭基电催化膜组成结构表征
2.4.1 扫描电镜
2.4.2 透射电镜
2.4.3 能谱分析
2.4.4 X射线衍射
2.4.5 X射线光电子能谱
2.4.6 比表面积
2.4.7 红外光谱
2.4.8 压汞分析
2.4.9 热重分析
2.4.10 催化剂负载量
2.5 炭基电催化膜电化学性能表征
2.5.1 线性伏安扫描
2.5.2 循环伏安扫描
2.5.3 电化学阻抗
2.5.4 加速寿命
2.5.5 计时电流
2.6 炭基电催化膜降解四环素性能实验
2.6.1 实验工艺流程
2.6.2 实验过程
2.6.3 四环素检测方法
2.7 四环素降解产物抑菌性能实验
2.7.1 培养基和试剂制备
2.7.2 实验操作准备
2.7.3 菌种活化
2.7.4 细菌悬液的制备
2.7.5 抑菌剂载体的制备
2.7.6 抑菌圈测试
第3章 TiO2/炭膜的制备与性能研究
3.1 TiO2/炭膜组成结构
3.1.1 形貌结构
3.1.2 元素组成
3.2 TiO2/炭膜电性能
3.3 TiO2/炭膜对水中四环素的去除性能
3.3.1 TiO2/炭膜对水中四环素的吸附性能
3.3.2 TiO2/炭膜对水中四环素的电催化降解性能
3.3.3 TiO2/炭膜电催化降解四环素的影响因素
3.4 本章小结
第4章 Sb-SnO2/炭膜的制备及性能研究
4.1 Sb-SnO2/炭膜制备
4.1.1 先驱体溶胶配制
4.1.2 涂覆次数
4.1.3 煅烧温度
4.2 Sb-SnO2/炭膜的组成结构
4.2.1 形貌结构
4.2.2 元素组成
4.2.3 比表面积及孔径
4.3 Sb-SnO2/炭膜电化学性能
4.3.1 循环伏安分析
4.3.2 电化学阻抗分析
4.4 Sb-SnO2/炭膜对四环素的去除性能
4.4.1 Sb-SnO2/炭膜对四环素的吸附性能
4.4.2 Sb-SnO2/炭膜对四环素的降解性能
4.5 Sb-SnO2/炭膜降解四环素产物的抑菌性能
4.5.1 对大肠杆菌抑菌性能
4.5.2 对金黄色葡萄球菌抑菌性能
4.6 本章小结
第5章 炭基电催化膜降解四环素操作条件优化
5.1 单因素实验
5.1.1 单因素实验设计
5.1.2 单因素实验结果
5.2 响应面分析实验
5.2.1 多因素实验设计
5.2.2 回归模型的建立与分析
5.2.3 响应面与等高线
5.3 操作条件优化
5.4 本章小结
第6章 炭基电催化膜降解四环素机理研究
6.1 传质机理分析
6.2 电化学氧化机理分析
6.3 四环素降解路径分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
在学期间取得的成果及发表的代表性论著
作者简历
致谢
本文编号：4048650
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
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缩略词表
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 抗生素污染来源及危害
1.3 抗生素去除方法
1.3.1 生物法
1.3.2 吸附法
1.3.3 膜分离法
1.3.4 高级氧化法
1.4 电催化膜技术研究进展
1.4.1 导电基膜
1.4.2 非导电基膜
1.4.3 电催化膜技术存在问题
1.5 课题研究的目的意义和内容
1.5.1 目的意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 材料与试剂
2.2 设备及仪器
2.3 炭基电催化膜制备
2.3.1 TiO2/炭膜制备
2.3.2 Sb-SnO2/炭膜制备
2.4 炭基电催化膜组成结构表征
2.4.1 扫描电镜
2.4.2 透射电镜
2.4.3 能谱分析
2.4.4 X射线衍射
2.4.5 X射线光电子能谱
2.4.6 比表面积
2.4.7 红外光谱
2.4.8 压汞分析
2.4.9 热重分析
2.4.10 催化剂负载量
2.5 炭基电催化膜电化学性能表征
2.5.1 线性伏安扫描
2.5.2 循环伏安扫描
2.5.3 电化学阻抗
2.5.4 加速寿命
2.5.5 计时电流
2.6 炭基电催化膜降解四环素性能实验
2.6.1 实验工艺流程
2.6.2 实验过程
2.6.3 四环素检测方法
2.7 四环素降解产物抑菌性能实验
2.7.1 培养基和试剂制备
2.7.2 实验操作准备
2.7.3 菌种活化
2.7.4 细菌悬液的制备
2.7.5 抑菌剂载体的制备
2.7.6 抑菌圈测试
第3章 TiO2/炭膜的制备与性能研究
3.1 TiO2/炭膜组成结构
3.1.1 形貌结构
3.1.2 元素组成
3.2 TiO2/炭膜电性能
3.3 TiO2/炭膜对水中四环素的去除性能
3.3.1 TiO2/炭膜对水中四环素的吸附性能
3.3.2 TiO2/炭膜对水中四环素的电催化降解性能
3.3.3 TiO2/炭膜电催化降解四环素的影响因素
3.4 本章小结
第4章 Sb-SnO2/炭膜的制备及性能研究
4.1 Sb-SnO2/炭膜制备
4.1.1 先驱体溶胶配制
4.1.2 涂覆次数
4.1.3 煅烧温度
4.2 Sb-SnO2/炭膜的组成结构
4.2.1 形貌结构
4.2.2 元素组成
4.2.3 比表面积及孔径
4.3 Sb-SnO2/炭膜电化学性能
4.3.1 循环伏安分析
4.3.2 电化学阻抗分析
4.4 Sb-SnO2/炭膜对四环素的去除性能
4.4.1 Sb-SnO2/炭膜对四环素的吸附性能
4.4.2 Sb-SnO2/炭膜对四环素的降解性能
4.5 Sb-SnO2/炭膜降解四环素产物的抑菌性能
4.5.1 对大肠杆菌抑菌性能
4.5.2 对金黄色葡萄球菌抑菌性能
4.6 本章小结
第5章 炭基电催化膜降解四环素操作条件优化
5.1 单因素实验
5.1.1 单因素实验设计
5.1.2 单因素实验结果
5.2 响应面分析实验
5.2.1 多因素实验设计
5.2.2 回归模型的建立与分析
5.2.3 响应面与等高线
5.3 操作条件优化
5.4 本章小结
第6章 炭基电催化膜降解四环素机理研究
6.1 传质机理分析
6.2 电化学氧化机理分析
6.3 四环素降解路径分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
在学期间取得的成果及发表的代表性论著
作者简历
致谢
本文编号：4048650
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