Bi2WO6光催化降解微囊藻毒素的研究
水体富营养化的日益严重导致藻类的大量繁殖，加剧了水华污染。近年来，太湖、巢湖等湖泊的蓝藻爆发越来越严重，在水面形成蓝绿色湖靛，散发出难闻气味，并释放出藻毒素，破坏水体生态平衡，甚至危害人体健康。微囊藻毒素(MCs)是一类具有高毒性的藻类代谢产物，具有强烈的肝脏毒性，对人体产生潜在危害。同时，水华水体中的MCs已广泛报道，MC-RR是最常见的一类。由于MCs具有较强的化学稳定性，常规水处理工艺很难将其有效脱除。因此，去除水体中的MCs新技术与新方法的研究具有重要意义。
光催化技术具有操作简便、能耗低、反应条件温和、无二次污染等优点，已被广泛应用于有机污染物的降解过程中。本研究制备了具有降解MCs良好效果的光催化剂Bi2WO6，研究了其对MCs的光催化效果及机理。得到了如下结论：
(1)通过超声萃取、C18固相萃取柱净化、制备液相色谱提纯的方法，从太
湖水华蓝藻中提取出纯度较高的MC-RR，并通过LC/MS、二级质谱及光谱分析进一步确认纯化后的物质为MC-RR。
(2)通过水热合成法，合成了不同水热反应pH(pH1、5、7、11)下的Bi2WO6晶体粉末，经XRD表征均为钨铋矿晶体(JCPDS No.39-0256)；并对其进行SEM表征发现，随水热反应pH的增大，Bi2WO6从颗粒状转变为层状的片状结构，晶格大小逐渐增大；比表面积分析表明，比表面积从48.8减小到16.8 m2/g；UN-vis分析发现其光吸收边缘从450 nm下降至420 nm；等电点分析表明其零电荷pH从4.1增大到8.6。
(3)不同水热反应pH下制作的Bi2WO6催化剂对MC-RR的吸附、降解效果有很大影响，其中在pH1的条件下制作的催化剂效果最好，其反应动力学常数为0.1333 min-1，pH5、pH7次之，pH11条件下的催化剂几乎对MC-RR无降解效果。溶液pH对MC-RR的降解效果亦有很大影响，发现在酸性溶液中更容易降解，而在碱性条件下Bi2WO6几乎对MC-RR无吸附，无降解。
(4)通过对Bi2WO6催化降解MCs过程中活性物质的分析，发现BiZWO6对MC-RR的降解以空穴直接氧化为主，同时超氧自由基亦扮演着重要角色。
(5)利用LC/MS及LC/MS/MS检测并鉴定Bi2WO6在降解MC-RR过程中的多种中间产物，分析了Bi2WO6在降解MC-RR时的主要途径，包括：Adda氨基酸上的苯环被氧化形成酚类物质以及共轭双键发生氧化形成二醇类物质，再进一步被氧化成酮类物质，以及D-Glu氨基酸上的游离羧基发生脱羧反应后被超氧自由基氧化形成氢过氧化物m/z513.9，进一步形成醇类物质m/z505.8及酮类物质m/z504.8。
光催化机理;光催化剂;Bi2WO6;催化降解;微囊藻毒素;水体污染;污染控制
南开大学
硕士
环境科学
祝凌燕
2012
中文
X52;X506
95
2013-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）