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布洛芬(ibuprofen,简称IBP)作为一种常见的抗炎解热药物,是非甾体抗炎药(Non-steroidal Anti-inflammatory Drugs,NSAIDs)的典型代表。由于其广泛应用,估计每年全球IBP产量为几千吨。IBP在水生环境中具有相当高的流动性,不能完全被人体吸收,也不能被市政污水处理厂完全降解。因此水生环境中IBP含量不断富集到较高浓度,导致对人类健康和生态环境造成一定的威胁。气相介质阻拦放电等离子体技术作为低温等离子体技术的一种,被广泛应用于污染物治理研究中。由于该技术能够稳定地产生大量的活性物质(如羟基自由基、臭氧、过氧化氢等)、紫外线和高温热辐射,具有良好的高级氧化性能。光催化是目前有机物降解的热点,而二氧化钛纳米颗粒尤其是研究的重点对象。本论文以IBP为降解的目标污染物,首先制备了多壁碳纳米管(Multi-walled Carbon Nanotubes,简称MWCNTs)负载TiO2复合光催化剂,接着将气相介质阻拦放电等离子体技术与制备的复合光催化剂进行耦合用于对IBP的降解,通过一系列的研究系统讨论IBP降解的优化方法和反应机制。首先,论文以水热法制备了 MWCNTs负载TiO2复合光催化剂,并对该复合光催化剂通过TEM,XRD,BET,XPS等表征分析,结果表明复合催化剂中TiO2成功负载在MWCNTs上,并与MWCNTs以共价键紧密结合,显示出良好的复合催化剂表征性质。其次,本研究利用MWCNTs负载TiO2纳米催化剂协同气相介质阻拦放电等离子体降解水中IBP,并从放电电压、IBP溶液初始浓度、催化剂添加量、复合催化剂中MWCNTs与TiO2的质量比、催化剂重复利用性等方面探讨了该复合系统用于废水中IBP降解的去除效果和能量效率等。实验结果表明,相比于单独气相介质阻拦放电等离子体,该复合系统可以明显提高水中IBP的降解效率。此外,提高等离子电源的放电电压,适当提高IBP溶液初始浓度,增加催化剂添加量都能提高降解效率。具体的实验数据结果为:在放电电压为17kV,IBP溶液初始浓度为20mg/L,催化剂添加量为0.25g/L,MWCNTs/TiO2质量比为1:10时,经过21min放电反应,IBP的降解效率可达93%。同时,论文探究了 MWCNTs负载TiO2复合光催化剂协同气相介质阻拦放电等离子体降解IBP的反应机理。具体实验操作来说,论文分别研究了在反应过程中复合系统的H2O2、O3浓度变化和TOC的变化。实验结果表明:复合系统能显著增加H2O2的生成,加快O3的分解产生羟基自由基,提高IBP的去除效率,促进IBP的降解来增强矿化程度。具体的实验数据结果为:经过21min的反应时间后,在单独气相介质阻拦放电中TOC的去除效率为15.3%,而在气相介质阻拦放电耦合MWCNTs-TiO2中TOC去除效率能够达到37.6%。最后,论文通过Gaussian 09软件的理论计算并结合自然键轨道理论(NBO),推断IBP降解过程中可能受攻击及断键的位点,结合液质联用(LC-MS)检测结果,推导出了 IBP在MWCNTs负载TiO2复合光催化剂协同气相介质阻拦放电等离子体降解过程中可能存在的降解产物和降解路径。