摘要
随着社会的快速发展，在促进工农业技术更新换代的同时也使水污染问题加剧。尤其近十几年来，随着养殖产业的大规模发展，大量含抗生素、磷、氮的饲料，因不能被畜禽有效吸收，只能随畜禽排泄物、残渣排入到水体，导致水中有机物、氮磷含量过高，严重影响到人类的身体健康以及水生环境平衡。然而传统的处理方法，消耗大，且效果不好。半导体光催化氧化技术作为一种新型净水工艺在处理有机废水方面有着显著效果，并且耗能小、无二次污染。在众多半导体中，Bi2MoO6因具有较好的光催化能力、稳定的理化性质、不易腐蚀、无毒及制备工艺成熟而被广泛研究。但Bi2MoO6也存在缺陷，因带隙宽度较大，只响应紫外光，对光的有效利用率低。为了改善Bi2MoO6的光催化活性，本文使用半导体复合方式将Bi2MoO6与Bi2Sn2O7通过溶剂热法合成Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合光催化材料，并将复合材料应用于生活染料废水、畜禽排泄废水中的有机污染物、氮磷的去除。具体研究内容如下： （1）采用溶剂热法制备三维层次异质结Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合光催化材料，并通过XRD、SEM、EDS等手段对其晶体形貌结构、表面化学性质以及活性官能团进行分析，结果表明复合材料中的Bi2MoO6为γ正交晶型，其形貌呈纳米片状，且通过控制时间（24h）使其在锐钛矿型Bi2Sn2O7棒状表面紧密有序生长。另外，利用UV-vis、EIS和莫特肖特基曲线进行光电化学分析，结果表明Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合材料具有较高的光催化效率、较强的电子转移和氧化还原能力。 （2）以罗丹明B和盐酸四环素溶液作为模拟有机污染物，探究Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合光催化材料对有机污染物的降解效果。结果证实，在材料用量为0.6g/L、污染物浓度为20mg/L及pH=7的35WLED灯室温照射下，Bi2MoO6/Bi2Sn2O7的光催化降解效果优于纯Bi2MoO6和Bi2Sn2O7。在60min内对罗丹明B的降解率达96.45%；120min内对盐酸四环素的降解率达87.45%；循环5次后对罗丹明B和盐酸四环素的降解效率仍保持在95%和85%以上。 （3）研究Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合光催化材料对实验室革兰氏染料废水和畜禽养殖排泄废水中的有机污染物的去除效果。结果表明，在材料投加量为0.6g/L、养殖废水pH=7.4的35WLED灯室温照射下，Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合材料依然保持良好光催化性能，在60min内对实验室染料废水的色度去除率达到97.64%；在180min内将畜禽养殖废水中的化学需氧量降低至61.18mg/L，有效率达70.23%，说明光催化作用使得材料与水中的有机物质发生氧化反应；对废水中的总磷和总氮的去除率分别为84.98%及44.2%；循环使用三次后依然能将废水中的化学需氧量降低至76.92mg/L，较第一次仅下降8.69%。并通过细胞毒性和植物毒性实验，证实Bi2MoO6/Bi2Sn2O7复合光催化材料和材料处理后的废水没有细胞和植物毒性，在畜禽废弃物、环境污染水体处理中具有广阔的应用前景。
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