TNTs-Ag/SnO2-Sb阳极光电催化同时去除17α-乙炔基雌二醇及大肠杆菌研究

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现在水资源短缺已经成为了一个全球性的问题,而再生水的利用也被很多学者所关注。当然现在环境中的再生废水中存在着很多的残留污染物,例如17α-乙炔基雌二醇(EE2),这些痕量有机物在很小的浓度下就会给人类身体和生态造成损坏。另外再生水中还存在着很多的病原体微生物,同样具有健康威胁。最重要的是这两类污染物很难被污水处理厂中的普通工艺去除。因此本文通过在TNT表面负载掺杂了锑的氧化锡(SnO2-Sb)和纳米银颗粒(Ag),从而形成TNTs-Ag/SnO2-Sb这种新型的阳极,使用TNTs-Ag/SnO2-Sb阳极在光电催化系统(PEC)下同时实现对大肠杆菌(E.coli)的灭活和EE2的降解,并对去除效果、降解机理和最终的去除效果进行了研究。研究结果表明TNTs上负载了Ag和SnO2-Sb后,提高了阳极极板的光化学和电化学性能。这是由于Ag离子可以使TNTs对可见光部分具有吸收吸收能力,SnO2-Sb可以使TNTs这个半导体具有一定的氧化还原能力,且Ag和SnO2-Sb本身作为金属可以进一步改善TNTs的电阻大小。以TNTs-Ag/SnO2-Sb作为阳极,C-PTFE为阴极构建光电催化体系系统,发现一个小时内可以去除68%的EE2(初始浓度为1.2 mg/L),并且光电催化效果远高于单独电催化和单独光催化的效果。在相同的条件下加入EE2和大肠杆菌两种污染物后,降解效果有所下降,但仍优于其他常见的方法,这也说明了大肠杆菌和EE2本身存在竞争关系,且猜测系统产生了较多的活性氧物质(ROS)(HO·、H2O2等)。为此对光电系统中产生的HO·进行了测量,产生的HO·浓度达到4μM,远高于其他人的研究结果。很多研究表明HO·不仅可以降解污染物还可以对大肠杆菌的细胞膜和DNA进行破坏。对大肠杆菌完整DNA的数量进行测定,发现完整DNA数量有明显下降。而EE2降解产物的毒性试验也发现其毒性同样有所下降。这些结果也进一步证明了系统的优越性以及去除污染物的程度较为彻底。最后,通过LC-MS对降解产物进行了鉴定,并据此提出了设想的EE2降解途径,为后续的研究提供了经验和帮助。总的来说,本研究通过改进阳极极板来构建的光电催化体系,具有很强的降解污染物能力,且去除效果非常彻底,为再生水的再利用提供了有效的技术支持。
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