水中双酚S的电化学检测及其磁性生物炭吸附富集-微波降解技术研究

作     者：张婧一 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢慧芳

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：双酚S 电化学检测 吸附富集 降解 微波 

摘      要：双酚S(BPS)作为双酚A(BPA)的替代物,应用广泛,并普遍存在于我们的生活环境中。目前,在河流、污泥、沉积物、室内灰尘、食品、消费品、人体尿液中均已检测出双酚S。虽然暴露于BPS对人体的影响尚不明确,但是有研究指出BPS很可能具有与BPA相同数量级的潜在健康危害。因此,与BPS相关的检测和降解研究成为环境科学领域的重要问题。以BPS为目标污染物,本课题主要从两个方向着手:一是使用蛋白分层技术对MoS进行分层以提高二硫化钼/聚苯胺(MoS/PANI)复合材料的性能,并使用该材料修饰玻碳电极对BPS进行电化学检测;二是采用化学共沉淀法负载纳米四氧化三铁于生物炭(FeO/BC),寻求最佳的吸附及脱附条件后,利用微波一体化高级氧化工艺对BPS降解的同时再生吸附材料。以MoS/PANI复合材料修饰玻碳电极,并采用差分脉冲伏安法检测BPS的研究表明,MoS/PANI/GCE检测BPS具有较宽的线性范围、较低的检测限、良好的重现性和稳定性。检测范围为1-100μmol·L,其中峰值电流值(I)和BPS浓度(C)之间的线性关系为:低浓度范围(1-10μmol·L)为I(μA)=1.31952+0.06967C(μmol·L)(R=0.9938);高浓度范围内(10-100μmol·L)为I(μA)=1.56739C(μmol·L)+0.03943(R=0.9967)。对FeO/BC的BET结果表明其巨大的比表面积和介孔结构非常有利于BPS的吸附;XRD和红外光谱图进一步证明了FeO和BC实现了相互负载;TGA则表明了该复合材料具有优良的热稳定性。FeO/BC复合物对BPS的吸附研究表明,其对BPS具有较高的吸附量及优良的磁性;该吸附符合Freundlich吸附等温线模型以及准二级动力学吸附模型;吸附是自发的吸热反应,材料对BPS的吸附属于物理吸附;当温度为288 K时,FeO/BC复合材料对BPS的最大吸附容量可高达62.46 mg·g。利用微波技术对BPS的降解研究表明,对吸附20 mg·L BPS至饱和的FeO/BC复合材料进行微波处理,微波条件为70 W,2 min,HO浓度为0.3 mol·L时,BPS的降解率达83%。经过五轮循环实验后,BPS的去除效果略微有所下降,但是去除率仍高达75%。机理探究结果表明,HO和微波对BPS的降解存在显著的协同效应,羟基自由基(·OH)和空穴(h),是BPS降解过程中的主要活性物质。