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负载纳米零价铁的铁碳材料制备及其降解抗生素性能研究

权衡 牛琳 时迪 汪霞 梁为纲 赵晓丽

权衡, 牛琳, 时迪, 汪霞, 梁为纲, 赵晓丽. 负载纳米零价铁的铁碳材料制备及其降解抗生素性能研究[J]. 环境科学研究.
引用本文: 权衡, 牛琳, 时迪, 汪霞, 梁为纲, 赵晓丽. 负载纳米零价铁的铁碳材料制备及其降解抗生素性能研究[J]. 环境科学研究.
Preparation of Iron-carbon Materials Loaded with nano Zero-Valent Iron and their Performance of Degrading Antibiotics[J]. Research of Environmental Sciences.
Citation: Preparation of Iron-carbon Materials Loaded with nano Zero-Valent Iron and their Performance of Degrading Antibiotics[J]. Research of Environmental Sciences.

负载纳米零价铁的铁碳材料制备及其降解抗生素性能研究

基金项目: 广东省科学院专项资金项目

Preparation of Iron-carbon Materials Loaded with nano Zero-Valent Iron and their Performance of Degrading Antibiotics

Funds: GDAS' Project of Science and Technology Development
  • 摘要: 近年来,基于纳米零价铁(nano Zero-Valent Iron,nZVI)的非均相Fenton氧化技术成为了抗生素废水研究领域的热点,但是纳米零价铁易迁移和易团聚的缺点限制了其进一步应用。为了解决该问题,以乙二胺四乙酸(EDTA)和三聚氰胺(MA)为配体,以醋酸亚铁为铁源,采用机械球磨法-高温裂解相结合的方法制备了负载纳米零价铁的铁碳材料,并对其进行表征,以磺胺噻唑(Sulphaphenazole,STZ)为目标污染物,考察铁碳材料降解磺胺噻唑的影响因素,探究作用机制。表征结果表明,醋酸亚铁@乙二胺四乙酸(Fe@EDTA)材料中的纳米铁粒子的直径约为4 nm,在在碳层中均匀分布,这种结构使得材料具有较强的催化能力,而醋酸亚铁@三聚氰胺(Fe@MA)材料中的纳米零价铁则聚集成直径约为400 nm的大颗粒,被100 nm碳层包覆。Fe@EDTA材料的最佳铁碳比为2:1,材料的最佳铁碳比为3:1,最佳实验条件为初始pH为3,初始H2O2浓度为15 mM或25 mM,催化剂投加量为0.1 g/L或0.2 g/L,污染物浓度为10 mg/L或20 mg/L;磺胺噻唑的降解以及羟基自由基的产生均符合伪一级动力学模型;Fe@EDTA材料具有较好的重复利用性和稳定性,五次重复实验后,污染物的降解率仍高达82%。探讨了降解STZ的机理,铁碳材料与过氧化氢(Fe@C-H2O2)的非均相芬顿体系的机理是纳米零价铁诱导的类芬顿氧化,其中羟基自由基(∙OH)和超氧自由基(∙O2-)在氧化降解有机污染物过程中起到关键作用。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-12
  • 录用日期:  2022-07-22
  • 修回日期:  2022-07-14
  • 网络出版日期:  2022-09-14

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