哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
随着近年国家相关措施的施行及海洋养殖技术的发展，我国海水养殖行业的
规模化、集约化程度逐步提高，在带来高品质、高产量的水产品的同时，集约化
海水养殖业废水成为了海洋环境中抗生素和抗性基因污染的主要来源。目前研究
发现利用可见光催化处理难降解有机物技术是一种绿色、环保的有效技术手段，
但光催化材料在高盐、高氯环境中的协同或抑制作用却鲜有提及。本研究选取常
见的磺胺类抗生素磺胺嘧啶（SDZ）为代表，制备了蒽醌改性的g-CN基光催化
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复合材料，考察材料利用可见光在高氯环境中降解SDZ的光催化效率，并通过各
种影响因素的探究论证了复合材料的适用性和稳定性，进一步分析SDZ降解过程
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和光催化活性增强的机理，为g-CN基复合材料协同Cl降解难降解污染物的过程
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提供理论依据。
利用高温热解法制备g-CN，采用无催化剂直接耦合法制备出具有光催化活
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性的蒽醌负载g-CN复合材料，结合SDZ的降解效率筛选出合适负载条件，在制
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备的所有复合材料内20%AQ-CN在180min中对高氯水体中SDZ的降解率达到
93.7%。通过对AQ-CN复合材料的表征分析，AQ分子通过共价键化学耦合和?-?
堆积等方式负载到g-CN表面，复合材料的光生载流子分离和传输效率得到显著
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增强，具有更优异的光催化活性。
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研究了AQ-CN复合材料、可见光和Cl协同作用于SDZ降解的影响因素，在
最佳材料投加量为0.5g/L，NaCl添加量为30g/L的情况下，180min内对SDZ的
降解率达97%。复合材料在较宽的pH范围内均表现出优异的SDZ去除效率，在
pH为11的条件下光催化性能更优，SO42-、CO32-、HCO3-均能促进体系降解SDZ
的性能，NO3-、阳离子和HA有一定的抑制作用，但降解率均在80%以上。不同
水质背景下实验结果表明，复合材料在海水条件下对SDZ的降解率达到96.4%，
在其他水质背景下同样实现良好的光催化性能。在4轮循环后对SDZ的降解效率
仍能保持在65%以上，表明材料具备一定的稳定性和重复利用性。
探讨了复合材料光催化降解高氯水体中SDZ的作用机制。自由基猝灭实验和
-?-+?-
ESR实验表明，AQ-CN/Cl/可见光反应体系中O2、h和Cl2是主要活性物种。利
?--11
用NBT降解实验定量研究出体系中O2稳态浓度为1.47×10M，COU降解实验
-?
结果揭示了无Cl条件下OH的产生途径。对AQ-CN可见光催化处理高氯水体中
磺胺类药物的作用机制进行具体阐述。通过HPLC/Q-TOF/MS分析出四条SDZ主
要的降解路径，并利用T.E.S.T软件估算验证中间产物的生物毒性有所下降。
关键词：可见光催化；石墨相氮化碳；蒽醌-2-羧酸；磺胺嘧啶；海水养殖废水
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