基于泡沫铜电极的过流式电活化过一硫酸盐降解氧氟沙星性能研究

作     者：王荣帅 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫涛;刘庆

授予年度：2023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）] 081704[工学-应用化学] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：泡沫铜 Flow-through 氧氟沙星 Cu2O@CuO NW-CF CoFeCu-CF 

摘      要：氧氟沙星（OFL）作为第三代氟喹诺酮类抗菌药的典型代表,其在环境中的降解时间较长,使其在环境中长时间停留且生物活性高,易聚集到土壤沉积物中,其中大多数不能生物降解,经常在废水、地表水和地下水中检测到。高级氧化技术被认为是一种高效去除有机污染的发法,在处理难降解有机污染物方面取得了良好的效果。近年来,基于电化学氧化的高级氧化技术具有操作简单、氧化能力强、能耗低等优点,已被引入到有机废水处理工艺中。而在电化学氧化体系中加入过硫酸盐（PS）能够生成具有高氧化还原电位的硫酸根自由基(SO,E=2.5-3.1 V),PS的加入进一步增强了电化学氧化体系的氧化能力。因此,电化学活化PS技术受到广受关注。而电化学活化过硫酸盐的关键在于电极的选择、反应器设计、运行参数优化。本研究制备了金属氧化物包覆的泡沫铜（CF）电极,并设计制造了flow-through模式反应器,用于电活化过一硫盐酸（PMS）用于水中抗生素的去除,主要研究内容如下:（1）采用直接氧化法制备了CuO,Cu O和Cu的复合材料阴极（CuO@Cu O NW-CF）,用于电化学活化PMS,以去除水体中的OFL。SO,HO·和·O有助于有机氧化过程。在最佳条件下,过滤器可以在5 min内降解81.5%的OFL。在电场的帮助下促进Cu（I）/Cu（II）的循环,以实现PMS的高效活化。流通式设计提供了对流增强的质量传输,因此与传统系统相比实现了更高效的性能。该系统保持了高效率的穿越,停留时间短,电压低,并且CuO@Cu O NW-CF具有良好的稳定性。（2）采用水热法在三维CF衬底上原位合成了多金属CoFeCu氧化物纳米线（CoFeCu-CF）。在这一过程中,CF不仅作为衬底载体,而且还作为材料制造的内部Cu源。所制备的CoFeCu-CF能够高效、稳定地催化PMS活化,降解有机污染物和实际的废水处理。确定了SO和HO·的自由基去除机制和以O为主的非自由基活化机制。本研究为固定化多金属氧化物纳米线催化剂的合理设计和合成提供了有价值的思路。论文为flow-through模式电活化PMS提供了新的电极材料,为PMS电催化剂的设计提供了一种新的思路。