项目名称: 铋系铁酸盐交互催化过氧单硫酸盐降解氟喹诺酮抗生素构效与调控机制

项目编号: No.51508354

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 其他

项目作者: 郭洪光

作者单位: 四川大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 水环境中广泛存在的药物及个人护理品(PPCPs)去除是水处理中的研究难点,铋系铁酸盐能够克服传统过氧单硫酸盐(PMS)催化剂应用与回收成本高及衍生毒理风险性大的瓶颈问题,是新一代有前景的PMS高效非均相催化剂。以水中典型氟喹诺酮抗生素(FQs)环丙沙星与氧氟沙星为处理对象,本项目应用溶胶-凝胶法制备钙钛矿相及软铋矿相两种铋系铁酸盐催化剂,深入研究不同铋系铁酸盐物化特性、微观结构、表面自由基特征与催化PMS降解典型FQs的效能关系和关键控制因子,探究催化过程中自由基种类及浓度的变化规律与生成模型,结合催化剂表面微观结构变化与FQs的降解路径揭示铋系铁酸盐三通道交互催化PMS的机制,考察该工艺中间过程产物的生成规律并对铋系铁酸盐催化剂的再生及回收效能进行综合评价,为铋系铁酸盐催化PMS新型工艺的实际应用提供理论支持。

中文关键词: 氟喹诺酮抗生素;铋系铁酸盐;过氧单硫酸盐;非均相催化;调控机制

英文摘要: The removal of the widespread pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in aquatic environment is a research difficulty in water treatment. Bismuth-based ferrites will become a new generation of promisingly efficient peroxymonosulfate (PMS) heterogeneous catalysts for overcoming the bottleneck problem of traditional PMS catalysts such as high application-recovery cost and large derived toxicological risk. This study will prepare perovskite and sillenite bismuth-based ferrites using sol-gel method to catalyze PMS for the degradation of typical fluoroquinolone antibiotics (FQs) ciprofloxacin and ofloxacin. The relationships between the physicochemical characteristics, microstructure, surface radicals features of bismuth-based ferrites and the catalytic efficiency for typical FQs using PMS are deeply investigated with the key control factors discussed. The variation of radical species as well as concentration and generation model are explored. Through combining the surface microstructure variation and the degradation pathways of typical FQs, the mechanism of three-channel interactive catalysis for PMS using bismuth-based ferrites is revealed. The formation rules in the process are discussed and the regeneration and recycling efficiency for the bismuth-based ferrites catalysts are synthetically evaluated. This study could provide the theoretical basis for practical application of PMS catalyzed by bismuth-based ferrites as a new technology.

英文关键词: fluoroquinolone antibiotics;bismuth-based ferrites;peroxymonosulfate;heterogeneous catalysis;coordinating mechanism

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