磁性纳米材料吸附降解水环境中氧氟沙星抗生素

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1、中图分类号：X52论文编号：102870615-S024学科分类号：080503硕士学位论文磁性纳米材料吸附/降解水环境中氧氟沙星抗生素研究生姓名周志伟学科、专业材料物理与化学研究方向纳米吸附与催化材料指导教师张海黔教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyAdsorption/degradationofofloxac

2、inantibioticsinwaterenvironmentbymagneticnanomaterialAThesisinMaterialphysicsandchemistrybyZhouZhiweiAdvisedbyProf.ZhangHaiqianSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注

3、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要抗生素是一种治疗细菌感染类疾病的药物，水体中即使微量的抗生素残余都会导致细菌耐药性的增强，因此抗生素废水排放前必须经过无害化处理。由于具有良好的非均相Fenton反应催化性能以及可磁分离等特点，Fe3O4纳米粒子

4、及其改性、复合材料被广泛研究。本文采用化学合成法制备了磁性Fe3O4纳米粒子及其复合粒子，研究其对氧氟沙星抗生素的催化氧化降解以及吸附去除作用。首先，制备了Fe3O4纳米粒子，结合几种羧酸构成Fe3O4/羧酸-H2O2非均相Fenton体系降解氧氟沙星抗生素，考察了羧酸种类、浓度、反应温度、pH值等因素对降解效率的影响，并探究了体系催化氧化的机理。结果表明抗生素催化降解率随着羧酸浓度增大、溶液酸性增加、降解反应温度升高而提高，均利于氧氟沙星的降解，Fe3O4/羧酸-H2O2体系是以·OH为主要活性物种的表面催化为主导的催化降解反应

5、。反应机制为羧酸通过羧基与表面铁离子发生络合，促进了Fe2+与Fe3+之间的循环，产生更多的自由基，促进了非均相Fenotn反应及其降解率。此外，本论文还制备了CeO2/Fe3O4复合纳米催化剂，考察CeO2复合量、反应温度、pH值等因素对体系降解效率的影响，并探究了Ce元素提高Fe3O4催化活性的机理。结果表明，CeO2/Fe3O4催化活性随CeO2复合量、温度以及酸度的升高而增强，CeO2/Fe3O4-H2O2体系是以·OH为主要活性物种的表面催化为主导的催化降解反应。CeO2通过自身的类Fenton反应以及氧空位的电子转移对

6、Fe3O4的催化反应起到协同强化的作用。最后，为研究不同复合体系处理氧氟沙星废水的方法，本文制备Fe3O4/蒙脱石（Fe3O4/MMT）复合粒子，将其作为吸附剂用以去除水体中的氧氟沙星，研究了蒙脱石含量、温度、pH值等因素对吸附的影响，并通过动力学拟合探究复合粒子对抗生素的吸附机理。结果表明，饱和吸附量随Fe3O4/MMT复合粒子中MMT的含量增加、温度的升高而增大，最佳吸附pH值为4。Fe3O4/MMT吸附氧氟沙星抗生素的吸附过程符合准二级动力学模型。关键词：磁性纳米粒子，CeO2，络合，非均相Fenton反应，H2O2iABS

7、TRACTAntibioticisakindofdrugforbacteriainfectiondiseases,evenmicroscaleofantibioticinwatercanleadtotheenhancementofresistanceofbacteriatowardsantibiotics.Thereforeitisofgreatimportancetoensurethatthedrugisdegradatedbeforedischarge.Accordingtothecatalyticpropertyasthec

8、atalystofhomogeneousFentonreactionandmagneticcharacteristics,Fe3O4nanoparticlesanditsmodificatedcompositearewidelystudied.In