Artigo de método

Um método completo para avaliar o desempenho de fotocatalisadores na degradação de antibióticos na remediação ambiental

DOI:

10.3791/64478

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6 de outubro de 2022

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1School of Chemical Engineering, Northwest University

Neste artigo

Resumo

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Apresentamos aqui um protocolo para explorar um conjunto universal de procedimentos experimentais para avaliação laboratorial abrangente de fotocatalisadores no campo da purificação ambiental, usando o exemplo da remoção fotocatalítica de moléculas de poluentes orgânicos antibióticos da água por compósitos de fosfato de prata sensibilizados por ftalocianina .

Resumo

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Vários antibióticos, como tetraciclina, aureomicina, amoxicilina e levofloxacina, são encontrados em grandes quantidades em sistemas de água subterrânea e solo, potencialmente levando ao desenvolvimento de bactérias resistentes e multirresistentes, representando uma ameaça para humanos, animais e sistemas ambientais. A tecnologia fotocatalítica tem atraído grande interesse devido ao seu tratamento rápido e estável e ao uso direto da energia solar. No entanto, a maioria dos estudos que avaliam o desempenho de catalisadores semicondutores para a degradação fotocatalítica de poluentes orgânicos em água está atualmente incompleta. Neste artigo, um protocolo experimental completo é projetado para avaliar de forma abrangente o desempenho fotocatalítico de catalisadores semicondutores. Neste trabalho, o fosfato de prata rombo dodecaédrico foi preparado pelo método simples de síntese em fase solvente à temperatura ambiente e pressão atmosférica. Materiais de heterojunção BrSubftalocianina/Ag3PO4 foram preparados pelo método solvotérmico. O desempenho catalítico de materiais preparados para a degradação de tetraciclina foi avaliado através do estudo de diferentes fatores de influência, tais como dosagem do catalisador, temperatura, pH e ânions à pressão atmosférica, usando uma lâmpada de xenônio de 300 W como fonte de luz solar simulada e uma intensidade de luz de 350 mW/cm2. Em comparação com o primeiro ciclo, o BrSubphthalocyanine/Ag 3 PO 4 construído manteve 82,0% da atividade fotocatalítica original após cinco ciclos fotocatalíticos, enquanto o Ag3PO4 puro manteve apenas 28,6%. A estabilidade das amostras de fosfato de prata foi posteriormente testada por um experimento de cinco ciclos. Este trabalho fornece um processo completo para avaliação do desempenho catalítico de catalisadores semicondutores em laboratório para o desenvolvimento de catalisadores semicondutores com potencial para aplicações práticas.

Introdução

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As tetraciclinas (CTs) são antibióticos comuns que conferem proteção efetiva contra infecções bacterianas e são amplamente utilizados na pecuária, aquicultura e prevenção de doenças 1,2. São amplamente distribuídos na água devido ao seu uso excessivo e aplicação inadequada nas últimas décadas, bem como ao lançamento de efluentes industriais3. Isso causou grave poluição ambiental e sérios riscos à saúde humana; por exemplo, a presença excessiva de CTs no ambiente aquoso pode afetar negativamente a distribuição da comunidade microbiana e a resistência bacteriana, levando a desequilíbrios ....

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Protocolo

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1. Preparação do BrSubPc

NOTA: A amostra BrSubPc foi preparada de acordo com um trabalho publicado anteriormente36. A reação é realizada em um sistema de linha de vácuo de tubo de fileira dupla, e o processo de reação é rigorosamente controlado sob condições livres de água e oxigênio.

  1. Pré-tratamento de matérias-primas
    1. Pesar 2 g de o-dicyanobenzeno, secar em forno a vácuo por 24 h, retirá-lo e depois moê-lo cuidadosamente em uma argamassa de ágata.
    2. Leve novamente ao forno a vácuo por 1 semana; Em seguida, retire-o e coloque-o em um dessecador.
    3. Medir 50 ml de o-di....

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Resultados

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O dodecaedro rombo Ag3PO4 foi sintetizado com sucesso usando este método de síntese em fase solvente. Isso é confirmado pelas imagens de MEV mostradas na Figura 1A,B. De acordo com a análise por MEV, o diâmetro médio da estrutura romba dodecaédrica foi encontrado entre 2-3 μm. Os microcristais BrSubPc prístinos mostram uma grande estrutura irregular em flocos (Figura 1C). Na amostra compósita, o dióxido de titânio ainda man.......

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Discussão

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Neste artigo, apresentamos uma metodologia completa para avaliar o desempenho catalítico de materiais fotocatalíticos, incluindo a preparação de catalisadores, a investigação de fatores que afetam a fotocatálise e o desempenho da reciclagem de catalisadores. Este método de avaliação é universal e aplicável a todas as avaliações de desempenho de materiais fotocatalíticos.

Em termos de métodos de preparação de materiais, muitos esquemas têm sido relatados para a preparação de Ag3.......

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Divulgações

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Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

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Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (21606180), e pelo Programa de Pesquisa Básica de Ciências Naturais de Shaanxi (Programa No. 2019JM-589).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
300 W lâmpada de xenônioCeauLightCEL-HXF300
AgNO3Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.7783-99-5
Bomba de arSamson Group Co.ACO-001
BBr3Bailingwei Technology Co., Ltd.10294-33-4
Banho-maria circulante de temperatura constanteBeijing Changliu Scientific Instruments Co.HX-105
DiclorometanoTianjin Kemiou Reagente Químico Co., Ltd.75-09-2
EtanolTianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd.64-17-5
Fourier-transform infravermelhoBrukerVector002
HexanoTianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.110-54-3
HNO3Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.7697-37-2
ICP-OESAglient5110
K2HPO4Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.16788-57-1
sulfato de magnésioTianjin Kemiou reagente químico Co., Ltd.10034-99-8
MetanolTianjin Kemiou Reagente Químico Co., Ltd.67-56-1
NaOHAladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.1310-73-2
NH4NO3Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.6484-52-2
o-diclorobenzenoTianjin Fuyu Fine Chemical Co., Ltd.95-50-1
o-dicyanobenzeneSinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.91-15-6
Microscopia eletrônica de varreduraJEOLJSM-6390
TriclorometanoTianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.67-66-3
Espectrofotômetro ultravioleta-visívelShimadzuUV-3600
Difratômetro de raios XRigakuD / max-IIIA

Referências

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  1. Chen, Q. S., Zhou, H. Q., Wang, G. C., Bi, G. H., Dong, F. Activating earth-abundant insulator BaSO4 for visible-light induced degradation of tetracycline. Applied Catalysis B: Environmental. 307, 121182(2022).
  2. Liu, C. H., et al.

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