通过浮式光催化剂有效降解抗生素的真实"零能耗":建模,降解途径和毒性评估

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 浮式光催化为水处理提供零能耗,通过利用直接阳光超越传统方法.
• 评估各种水质的效率和降解产品的安全性对于实际的绿色应用至关重要.

研究的目的:

• 开发一种经济高效的浮动光催化剂,用于水处理.
• 评估光催化剂在各种水条件下的性能,并评估降解产品的毒性.
• 根据水参数确定最佳模型,以预测降解效率.

主要方法:

• 构建一个双化P25-TiO2/扩展矿 (BTEP) 浮动光催化剂.
• 在可见光下测试在脱离离子和环境水中的西普罗夫洛克萨 (CIP) 降解效率.
• 对不同pH值,温度和湿酸度的降解途径,中间毒性和性能进行分析.
• 机器学习模型的应用,包括随机森林,用于效率预测.

主要成果:

• 由于Bi-doping和Bi-O-Si键,BTEP表现出增强的可见光吸收和电荷载体分离.
• 在脱离离子水中达到97.8%的CIP降解,在环境水中达到52.9%-75.2%,由h+和O2−驱动.
• 证明了广泛的pH适应性 (3-9),随着温度的变化提高了效率,并且在15毫克/升的酸下保持了>65.3%的降解.
• 随机森林模型被证明是最适合预测退化效率的 (RMSE=9.52,R2=0.9045).

结论:

• 开发的BTEP浮动光催化剂是有效的,可以适应各种水处理场景.
• 降解过程被证实是绿色和安全的,副产品的毒性降低.
• 使用BTEP技术的浮式光催化技术推进了太阳能光催化技术的实用性,用于零能量去除污染物.