O-ZnIn<sub>2</sub>S<sub>4</sub>/BP光催化剂的制备及降解四环素研究

赵艳利; 潘宝; 秦佳妮; 王传义

doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2022010703

O-ZnIn₂S₄/BP光催化剂的制备及降解四环素研究

1.
陕西科技大学，中国轻工业轻化工助剂重点实验室，化学与化工学院，西安，710021
2.
陕西科技大学环境科学与工程学院，西安，710021

通讯作者: E-mail: panbao@sust.edu.cn;

基金项目:
国家自然科学基金（21902095，21976116）和陕西省自然科学基金（2021JQ-535, 2020JQ-711）资助

Preparation of O-ZnIn₂S₄ /BP photocatalyst and study on its degradation of tetracycline

1.
School of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory of Chemical Additives for China National Light Industry, Xi'an, 710021, China
2.
School of Environmental Science and Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi’an, 710021, China

Corresponding author: PAN Bao, panbao@sust.edu.cn ;

Fund Project: the National Natural Science Foundation of China （21902095，21976116）and Natural Science Foundation of Shaanxi Province (2021JQ-535, 2020JQ-711).

摘要: 抗生素的过量使用以及随意排放，对水环境造成了严重的污染. 光催化降解技术是一种经济有效的处理抗生素废水的方法，高效光催化材料的设计合成是该技术实现实际应用的关键. 层状ZnIn₂S₄（ZIS）作为典型的阳离子合金半导体，不仅具有较窄的带隙，能有效吸收可见光，而且还拥有较高的平带电势和稳定的化学性质，使其成为了一种很具应用前景的可见光催化材料. 然而ZIS材料光生载流子分离效率低还无法实现实际应用. 本文通过温和的两步法将氧掺杂的ZnIn₂S₄（O-ZIS）和黑磷（BP）纳米片进行复合，提高ZIS的光生载流子分离效率. 结果表明，在可见光照射下，复合催化剂O-ZIS/BP能高效降解四环素（TC），在BP最佳复合量（0.5%）时，光照20 min，TC降解率达到90%，矿化率达到64.5%. BP的复合能显著增强光电流响应、电子迁移速率. ·O₂⁻和·OH自由基在O-ZIS/BP 光催化降解TC反应过程中起到主要作用. 该研究将为开发二维纳米片复合光催化剂及其在环境修复领域的应用提供新的思路.
- 光催化 /
- ZnIn₂S₄/BP /
- 四环素降解 /
- 纳米片
Abstract: The excessive use and random discharge of antibiotics have caused serious pollution to the water environment. Photocatalytic degradation technology is an economical and effective method to treat antibiotic wastewater. The design and synthesis of highly efficient photocatalytic materials is the key to the practical application of this technology. As a typical cationic alloy semiconductor, layered ZnIn₂S₄ (ZIS) not only has a narrow band gap and can effectively absorb visible light, but also has a high flat band potential and stable chemical properties, which makes layered ZIS become a visible light catalytic material with great application prospect. However, ZIS material has the disadvantage of low photogenerated carrier separation efficiency, which limits the practical application of ZIS. In this study, oxygen doped ZnIn₂S₄ (O-ZIS) and black phosphorus (BP) nanosheet were combined by a mild two-step method to prepare a composite photocatalyst (O-ZIS/BP). Under visible light irradiation, the highly efficient degradation of pollutant tetracycline (TC) was achieved. The recombination of BP can significantly enhance the electron migration rate in photocurrent response. When the recombination amount of BP reaches 0.5%, the best activity is achieved with TC degradation rate of 90% and TOC removal of 64.5% under 20 min of light. ·O₂⁻ and ·OH radicals play an important role in O-ZIS /BP photocatalytic TC degradation. This study will provide a new idea for the development of two-dimensional nanosheet composite photocatalyst and its application in environmental remediation.
- photocatalysis /
- ZnIn₂S₄/BP /
- tetracycline degradation /
- nanosheets.

在我国21世纪初，城市生活垃圾普遍采用填埋的方式进行处置^[1]，据2021年中华人民共和国统计局报告显示，截至2020年，我国卫生填埋场共644座。填埋场中的生活垃圾随着时间的推移，趋于稳定并产生大量的老龄垃圾渗滤液。与新鲜垃圾渗滤液相比，老龄垃圾渗滤液具有高氨氮、低C/N、可生化性差和污染物成分更加复杂且毒性强等特点^[2-3]。

传统脱氮工艺由于存在能耗和运行成本高的缺点。因此，对于低C/N比和高氨氮的老龄垃圾渗滤液而言，目前亟需探究一种经济且高效的脱氮方法。厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, Anammox)是一种新型高效的生物脱氮技术，与传统脱氮技术相比，该技术具备无需曝气、无需外加碳源、污泥产量少、温室气体排放少和运行成本低等优点。该技术是利用厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation bacteria, AnAOB)在缺氧或者厌氧环境条件下，利用NO₂⁻-N为电子受体，以NH₄⁺-N为电子供体，最后将两者转化成N₂的过程^[4-5]。目前由于AnAOB生长速度缓慢，且倍增周期较长，导致Anammox工艺在工程运用中存在启动时间长，AnAOB富集丰度低等难题。目前报道文献中，王朝朝等^[6]利用Anammox絮状污泥和厌氧颗粒污泥在UASB反应器中经过140 d成功培养出Anammox颗粒污泥，TN去除负荷为0.26 kg·(m³·d)⁻¹；季军远等^[7]以絮状厌氧消化污泥为接种污泥，经过250 d成功启动有效体积为1.4 L的Anammox-UASBA反应器；Wang等^[8]将Anammox颗粒污泥接种于UASB反应器，经过178 d启动及稳定运行，NLR高达8.25 kg·(m³·d)⁻¹；李亦舒等^[9]探究低DO条件下对Anammox工艺脱氮影响，富集的AnAOB丰度仅为14.3%。

基于此，本研究针对短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液，采用UASB反应器快速启动Anammox用于进一步深度脱氮，分析启动过程中接种污泥形貌变化、微生物群落结构变化和脱氮性能。为此，探究Anammox最佳启动条件，并采用厌氧硝化污泥为接种污泥，在30 L的UASB反应器中，仅用60 d成功启动Anammox。启动成功后以短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液为进水，探究该系统脱氮性能。实现Anammox反应器稳定运行和较强的脱氮性能，为其在老龄垃圾渗滤液工程运用中提供科学的技术参考。

1. 材料与方法

1.1 实验装置

本研究单因素批量实验采用4至6个用锡箔纸包裹的250 mL的具塞锥形瓶，Anammox启动和实际废水脱氮实验在UASB反应器中进行，实验装置如图1所示。该反应器内径为20 cm，高100 cm，有效体积为30 L，反应器内投加Φ=55 mm的聚氨酯生物填料球，投加量为30%。运行工况：利用温控系统将反应器内温度控制在(30±1) ℃，DO为0.3 mg·L⁻¹，初始pH为7.5，MLSS为4 200~4 500 mg·L⁻¹；模拟废水启动阶段Ⅰ，采用人工配水，设置进水蠕动泵流量为10 L·d⁻¹，利用进水蠕动泵将模拟废水从反应器底部输入，内循环蠕动泵转速设置为2 r·min⁻¹，处理后的水从顶部出水口排入出水箱中；实际废水运行阶段Ⅱ，启动成功后，通过逐渐提高老龄垃圾渗滤液的浓度，运行工况与启动阶段一致。

图 1 Anammox-UASB反应器装置图

Figure 1. Anammox-Upflow anaerobic sludge bed reactor

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1.2 实验用水

本研究启动阶段采用模拟的垃圾渗滤液为进水，启动成功后以短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液为进水。模拟废水中NH₄⁺-N和NO₂⁻-N由(NH₄)₂SO₄和NaNO₂按需添加，其质量浓度分别为50~200 mg·L⁻¹和60~260 mg·L⁻¹。其他主要成分：MgSO₄·7H₂O、CaCl₂、NaHCO₃和KH₂PO₄、微量元素Ⅰ(1 mg·L⁻¹)和微量元素Ⅱ(1 mg·L⁻¹)^[10]。

1.3 实验接种污泥

本研究接种污泥为广东省云浮市某养鸭废水处理站两级A/O工艺中厌氧硝化污泥，颜色呈棕红色，MLSS为5 000~6 000 mg·L⁻¹。利用缓冲溶液将厌氧接种污泥清洗3遍，随后采用100目筛网进行筛分，去除杂物，并收集筛网上的颗粒污泥；将颗粒污泥置于装有NH₄⁺和NO₂⁻质量浓度分别为30 mg·L⁻¹和40 mg·L⁻¹的密闭容器中，并添加适量的MgSO₄·7H₂O、CaCl₂、NaHCO₃和KH₂PO₄营养物质、微量元素Ⅰ和微量元素Ⅱ进行纯化培养。纯化培养后的接种污泥中微生物数量为3×10⁸个·mL⁻¹，主要微生物群落包括Proteobacteria、Chloroflexi和Planctomycetes。将纯化后的接种污泥避光储存于实验室4 ℃冰箱中。

1.4 分析项目与方法

水质根据《水和废水监测分析方法》(第四版)^[11]中的方法测定。其中NH₄⁺-N采用纳氏试剂分光光度法测定、NO₂⁻-N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定、NO₃⁻-N采用紫外分光光度法、MLSS采用重量法测定、pH和DO采用便携式水质多参数测定仪(上海SANXIN-SX825)测定。

污泥外貌形态，将样品置于10 mL离心管内，加入2.5%戊二醛固定液进行固定，冷冻干燥好后，将样品镀膜后在扫描电子显微镜(SEM，Zeiss Gemini 300，上海卡尔蔡司)进行观察并拍摄。污泥中EPS特征，采用一种改良的热提法提取污泥的3层EPS^[12-13]，并用三维激发发射矩阵(3D-EEM)荧光光谱法测定EPS中有机物变化。采用考马斯亮蓝法和蒽酮—硫酸法分别测定EPS中的多糖和蛋白质^[14-15]。

微生物群落多样性，利用Qubit3.0 DNA检测试剂盒对基因组DNA进行定量。对细菌的16S rRNA的V3~V4区，用通用引物341F(CCTACGGGNGGCWGCAG)和805R(GACTACHVGGGTATCTAATCC)进行PCR扩增，最后采用Illumina MiSeq测序平台完成测序。

2. 结果与讨论

2.1 厌氧氨氧化污泥最佳脱氮条件确定

1)温度对厌氧氨氧化污泥脱氮的影响。有研究^[16-17]表明，AnAOB最适的生长温度在15~40 ℃。基于此，探究温度(15、20、25、30、35、40和50 ℃)对Anammox污泥脱氮性能的影响，结果如图2(a)所示。当反应温度为15 ℃和50 ℃时，NH₄⁺-N和NO₂⁻-N的平均去除率分别为56.3%、64.3%和30.8%、67.8%。这是由于低温条件下导致比氨活性(SAA)降低，高温条件下由于细菌细胞裂解，SAA受到抑制^[18-20]，导致脱氮效率下降^[21-22]，在20、25、30、35和40 ℃下，NH₄⁺-N和NO₂⁻-N的平均去除率分别超过90%和76%。其中30 ℃下的NH₄⁺-N和NO₂⁻-N去除效果最佳，其平均去除率分别超过98%和85%。当反应温度为30 ℃和40 ℃时，TN的去除率最高，平均值分别为91.7%和91.9%。为节省能耗，将最佳反应温度设为(30±1) ℃。

图 2 影响Anammox污泥脱氮性能的主要因素优化

Figure 2. Optimization of the main factors affecting the denitrification performance of anaerobic ammonia oxidation sludge

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2)初始pH对厌氧氨氧化污泥脱氮的影响。AnAOB的生理pH为6.7~8.3^[23]。不同初始pH(5.0、6.0、7.0、8.0和9.0)对Anammox污泥脱氮性能的影响如图2(b)所示。初始pH的升高，有利于去除NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN，当初始pH为7.09.0时，NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN的去除效果最佳，其平均去除率均超过99%。pH决定了游离氨(free Ammonia, FA)和游离亚硝氨(free nitrogenous ammonia, FNA)的浓度，FA已被证明是Anammox系统中的一种重要抑制剂，低pH会导致FA浓度下降，这有利于AnAOB的活动^[24]。然而，有研究表明，Anammox主要受pH影响，而非FA的抑制^[25]。极端pH可能会影响质子转移和其他代谢过程^[26]。AnAOB菌在酸性条件下受到抑制，从而降低其脱氮性能。结果表明，进水初始pH为7.0~8.0脱氮效果最佳，故本研究将最佳初始pH设为7.5。

3)碳源投加量对厌氧氨氧化污泥脱氮影响。有机物被认为是影响Anammox脱氮性能的一个重要因素^[27]。不同C₆H₁₂O₆投加量(0、20、40、60和80 mg·L⁻¹)对Anammox脱氮性能的影响结果如图2(c)所示。NH₄⁺-N的去除效果与C₆H₁₂O₆投加量呈负相关，当C₆H₁₂O₆投加量为0 mg·L⁻¹和20 mg·L⁻¹时，NH₄⁺-N去除效果最佳，其平均去除率分别为99.5%和96.7%；当C₆H₁₂O₆投加量为80 mg·L⁻¹时，NH₄⁺-N平均去除率仅为86.4%。其主要原因可能是存在有机碳，异养菌会大量生长繁殖^[28]，如反硝化菌，导致AnAOB菌的生长受到抑制，NH₄⁺-N的去除性能下降。相反，NO₂⁻-N去除率与碳源投加量呈正相关，在C₆H₁₂O₆低投加量(0 mg·L⁻¹和20 mg·L⁻¹)时，其平均去除率仅为54.3%和65.5%。这主要是因为部分NO₂⁻-N在反硝化菌的作用下转化为N₂。有研究表明，在COD为100 mg·L⁻¹时，NH₄⁺-N和TN的去除效率均超过90%相比之下，当COD达到约300 mg·L⁻¹时，Anammox仅占TN去除率的69%^[29]。在不同C₆H₁₂O₆投加量(0、20、40、60和80 mg·L⁻¹)下，TN平均去除率分别为74.0%、80.6%、76.6%、70.3%和81.8%。尽管有机物可能会对Anammox产生不利影响，但较低的有机物浓度或合适COD/N可能会支持Anammox和反硝化的共存^[30-32]。从NH₄⁺-N、TN的去除效果以及经济考虑，本研究将不外加碳源。

4) NO₂⁻/NH₄⁺对厌氧氨氧化污泥脱氮影响。研究^[23]表明AnAOB对铵和亚硝酸盐的亲和常数均小于或等于0.1 mg N·L⁻¹。探究不同NO₂⁻/NH₄⁺(0.75、1.00、1.25、1.50和1.75)对Anammox污泥脱氮性能影响结果如图2(d)所示。NO₂⁻/NH₄⁺比为0.75、1.00、1.25、1.50和1.75对NH₄⁺-N的平均去除率分别为99.4%、99.1%、99.3%、99.5%和98.9%，对NO₂⁻-N的平均去除率分别为100%、100%、98%、87%和88%，对TN的平均去除率分别为99.6%、99.5%、99.7%、93.0%和91.0%。高底物浓度可抑制Anammox活性，尤其是在高NO₂⁻-N浓度^[33]。Anammox反应过程如化学式 (1) 所示^[34]。理论上每消耗1 mol NH₄⁺，需要1.32 mol NO₂⁻，若NO₂⁻/NH₄⁺高于1.32理论值，则出现NO₂⁻无法完全反应，导致出水存有剩余的NO₂⁻。若NO₂⁻/NH₄⁺低于1.32，反而会出现NH₄⁺过剩，导致出水TN去除率下降。结果表明，NO₂⁻/NH₄⁺太高或太低都会影响其脱氮性能，故本实验将NO₂⁻/NH₄⁺设为1.25~1.50较为合适。

${\rm{NH}}_{4}^++1.32{\rm{NO}}_{2}^-+0.132{\rm{HCO}}_{3}^-+0.512{\rm{H}}^+ 1.02{\rm{N}}_{2}+0.26{\rm{NO}}_{3}^-+{\rm{CH}}_{2}{\rm{O}}_{0.5}{\rm{N}}_{0.15}+2.19{\rm{H}}_{2}{\rm{O}}$

$(1)$

5)接种污泥浓度对厌氧氨氧化污泥脱氮影响。Anammox脱氮性能与接种污泥浓度相关联^[35]。基于此，探究不同接种污泥浓度(1 800、2 600、3 400和4 200 mg·L⁻¹)对Anammox污泥脱氮性能影响，结果如图2(e)所示。污泥质量浓度为1 800、2 600、3 400和4 200 mg·L⁻¹，进水NH₄⁺-N质量浓度控制为153.8 mg·L⁻¹，出水质量浓度分别为70.5、44.6、15.8和0 mg·L⁻¹，其平均去除率分别为54.2%、71.0%、89.7%和100%；NO₂⁻-N进水质量浓度为192.3 mg·L⁻¹，出水质量浓度分别为176.2、144.3、69.3和4.6 mg·L⁻¹，平均去除率分别为8.4%、25%、64%和97.6%；TN的去除率分别为32.5%、46.5%、77.5%和98.2%。结果表明，当接种污泥浓度较低时，系统中的微生物含量也随之减小，导致其脱氮效果不佳，而将污泥浓度提高至一定程度，微生物的数量极为丰富，其脱氮性能最佳。结果表明，接种污泥质量浓度为4 200 mg·L⁻¹时，其脱氮效果最佳。

2.2 厌氧氨氧化快速启动及脱氮性能

单因素批量实验结果表明，Anammox最适的运行条件温度为(30±1) ℃、初始pH为7.5、无外加有机碳源、NO₂⁻/NH₄⁺=1.25~1.50和接种MLSS为4 200 mg·L⁻¹。基于此，进行Anammox启动和脱氮性能研究，其中启动阶段Ⅰ指以模拟废水为进水，用于Anammox的快速启动；实际废水运行阶段Ⅱ是指在启动成功后，以短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液为进水，探究UASB反应器脱氮性能的研究。由图3(a)可见，模拟废水启动阶段Ⅰ中当NH₄⁺-N质量浓度由48.5 mg·L⁻¹逐渐提升至211.3 mg·L⁻¹时，平均去除率为99.2%。此外，当提高氮负荷比时，其NH₄⁺-N去除效率轻微下降，随后回升到较高的水平。这表明反应器中的微生物具备较强的抗冲击负荷能力，启动过程中NH₄⁺-N的出水质量浓度均低于6 mg·L⁻¹。从图3(b)可知，当NO₂⁻-N从初始质量浓度由64.7 mg·L⁻¹逐渐提升至247.1 mg·L⁻¹，反应器对NO₂⁻-N同样保持较高的去除效果，NO₂⁻-N出水质量浓度低于10 mg·L⁻¹，平均去除率为97.2%。由图3(c)可见，NO₃⁻-N的积累量随着NH₄⁺-N和NO₂⁻-N浓度的增加而增加，但始终低于0.26，∆NO₂⁻-N/∆NH₄⁺-N平均值为1.26，略低于理论值1.32。这可能是由于反应器中除了AnAOB外，还存在反硝化菌，使得Anammox过程中产生的NO₃⁻-N在反硝化菌的部分反硝化作用下转为NO₂⁻-N，导致∆NO₂⁻-N和∆NO₃⁻-N偏低，从而导致结果比理论值低^[34]。由图3(d)可见，当TN的质量浓度由113.1 mg·L⁻¹逐渐升至458.4 mg·L⁻¹时，平均去除率为90%，出水质量浓度低于25 mg·L⁻¹，表明第60天时Anammox成功启动。

图 3 Anammox快速启动及其脱氮性能

Figure 3. Fast start-up and of Anammox and its denitrification performance

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实际废水运行阶段Ⅱ：启动成功后以短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液为原水，进水NH₄⁺-N、NO₂⁻-N、NO₃⁻-N和TN的质量浓度分别为150~190、200~250、5~15和375~465 mg·L⁻¹。由于水质与启动期的模拟废水存在差异，微生物受到抑制，导致启动初期的脱氮性能不稳定，运行至第125天时，NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN的平均去除率分别为81.7%、81.9%和76.2%，平均出水质量浓度分别为31、42.5和99.8 mg·L⁻¹，NO₃⁻-N的平均出水质量浓度为25.7 mg·L⁻¹。结果表明，随着运行时间推移脱氮性能趋向稳定，系统运行至126~150 d时NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN出水较为稳定且保持较高的脱氮效果，其平均去除率分别为86.9%、85.7%和80.2%，表明该系统运行趋向于稳定。

2.3 接种污泥形貌特征分析

1)生物填料以及接种污泥变化。在图4(a)~(c)中观察到聚氨酯生物填料上的孔隙中附着很多由微生物聚集而成生物膜。这说明聚氨酯生物填料可为AnAOB提供附着场所，可以有效解决运行过程中种泥流失的难题。在图4(d)~(f)中观察到絮状污泥逐渐减少，颗粒污泥逐渐增多。为了更清楚地观察污泥形态，利用显微镜进行观察，在图4(g)~(i)中观察到原始接种污泥中絮状污泥居多，只有少数的颗粒污泥，且颗粒污泥粒径较小，第60 天时，可以明显的观察到颗粒污泥占主导地位，同时污泥颗粒化程度高且形态完整。

图 4 不同时期接种污泥宏观特征

Figure 4. Macroscopic characteristics of the inoculation sludge during different periods

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2)接种污泥表观形貌。为更好地揭示接种污泥颗粒化过程，从UASB反应器中取第0、20、40和60天的污泥样品，观察污泥从开始接种至接种至60 d过程中微生物聚集的情况。由图5(a)可见，原始接种污泥呈现出网状结构，主要是由变形菌门和绿弯菌门形成^[36]，这为后期AnAOB的富集提供附着位点。由图5(b)可见，第20天的接种污泥在原本树状结构上聚集了球状颗粒。如图5(c)所示，在第40天的接种污泥表面观察到不规则的花椰菜外观。由图5(d)可见，接种60 d后污泥呈现的花椰菜外观更加明显，花椰菜外观是AnAOB成功富集的特征^[37]。这表明反应器在40~60 d内AnAOB成功富集。此外，可观察到细菌被某种分泌物紧密连接，这有利于AnAOB抗冲击负荷和具有较好的沉降性能，可有效地减少接种污泥的流失。

图 5 原始接种污泥与不同接种时期污泥结构扫描电镜图

Figure 5. Scanning electron microscopy images of the structure of raw sludge and the inoculated sludge at different operating periods

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3)接种污泥EPS中蛋白质(PN)和多糖(PS)的变化。EPS是污泥颗粒化的重要物质^[38]。基于此，本文探究EPS中PN和PS对Anammox颗粒化的影响。由图6(a)可见，原始接种污泥中PN的含量为0.39 mg·g⁻¹(以每克MLVSS计)，接种至第30天时，提高至4.92 mg·g⁻¹，接种至第60天时，提高至9.42 mg·g⁻¹。而PN含氨基，并带正电荷，导致污泥表面负电荷减少，微生物间的静电斥力降低，细胞表面的疏水性增强，从而使细胞更易于从水相中脱离出来并互相聚集。因此，PN含量的增加可促进污泥颗粒化^[39]，表明微生物随着时间推移不断富集，这与SEM的结果一致。接种60 d后，原始接种污泥EPS中PS也由1.10 mg·g⁻¹增加至5.05 mg·g⁻¹，与PN呈现出相同的变化趋势(图6(b))。并且在氮负荷增加的过程中不断分泌更多的EPS，PS通过形成聚合物来促进微生物间的黏附以增强颗粒污泥的稳定性。同时，PS交联形成的水凝胶是维持颗粒污泥稳定的重要因素^[40]。PS长主链之间的缠结以及丰富的结合位点桥接形成骨架，增强了微生物之间的黏附，有利于维持颗粒污泥的稳定状态^[41]。PN/PS通常可以作为接种污泥稳定性和沉降性能的表征，由图6(d)可知，原始接种污泥PN/PS为0.356，第30天时其值为3.51，第60天时其值为1.87。有研究^[42]表明，PN/PS为0.5~5内时，颗粒污泥的稳定性和沉降性随该比值增大而增强。由图6(c)和图6(d)可知，总EPS的分泌量的增加表明AnAOB得以富集。

图 6 不同启动时期接种污泥3层EPS的变化

Figure 6. Changes of three-layer EPS in the inoculation sludge at different start-up periods

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4)污泥EPS的3D-EEM结果。AnAOB分泌特定的EPS，可间接表征AnAOB的生长富集状况^[43]。基于此，本文研究不同运行时期接种污泥各层EPS荧光光谱的变化，结果如图7所示。EPS的荧光谱图中主要包含4个特征峰：A峰激发波长/发射波长(Ex/Em)位于230~260 nm/300~330 nm，为酪氨酸蛋白；B峰Ex/Em位于337~400 nm/425~462 nm，为腐殖酸；C峰Ex/Em位于260~280 nm/370~425 nm，为富里酸和D峰Ex/Em位于230~262 nm/335~370 nm，为色氨酸蛋白质^[44]。与图7(a)和图7(b)的接种污泥相比较，第30天(图7(e)~(f))和第60天(图7(h)~(i))在LB-EPS和TB-EPS层出现了腐殖酸类有机物 (B峰) ，该有机物是AnAOB中的Candidatus Brocadia分泌的特定物质^[45]，表明第30天和60天之后AnAOB得到富集，且第60天时富集程度比第30天时要高。接种第60天的酪氨酸蛋白质(峰A)和色氨酸蛋白质(峰D)荧光强度比接种污泥高，且这2种物质在Anammox污泥的聚集中起重要作用^[44]。表明随着污泥接种时间的推移，微生物不断的分泌出更多的胞外聚合物，同时也说明微生物不断的进行生长繁殖，与上节的扫描电镜的结果相一致。

图 7 不同时期接种污泥3层三维荧光变化

Figure 7. Three-dimensional fluorescence change of three-layer EPS in the inoculation sludge at different start-up periods

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2.4 不同时期微生物群落结构变化

1)微生物多样性分析。采用16S rRNA高通量测序技术分析接种污泥在UASB反应器运行过程中微生物群落结构变化情况。由表1可知，覆盖率(coverage)均大于99%。0~30 d反应器中氮负荷由0.075 kg·(m³·d)⁻¹提升至0.153 kg·(m³·d)⁻¹，OTUs数由370降至322，微生物多样性和丰度均呈现较明显的下降趋势，说明大部分不适应环境的微生物被淘汰。30~60 d反应器中氮负荷增加至0.306 kg·(m³·d)⁻¹，OTUs数由322降至312，微生物多样性和丰度呈现出略微下降趋势，表明微生物逐渐适应环境。此外，Simpson指数增大，Shannon指数、Ace指数和Chao1指数有所降低。以上结果表明，随着氮负荷的增加，微生物群落多样性和丰度与原始接种污泥相比有所下降，表明在运行过程中系统不断将不适应环境的微生物进行淘汰，从而使得主要的功能菌逐渐占据主导地位，从而提高系统的脱氮性能。

表 1 Anammox接种污泥Alpha多样性指数

Table 1. Alpha diversity index of anaerobic ammonia oxidation inoculation sludge

污泥样品	OTUs	Shannon	Simpson	Ace	Chao 1	Shannoneven	覆盖率/%
第0天	370	4.401	0.030	370.00	370.00	0.744	100
第30天	322	3.954	0.045	325.88	324.44	0.685	99.9
第60天	312	3.302	0.093	320.63	324.16	0.575	99.9

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2)门水平物种丰度分析。图8(a)反映了UASB反应器接种第0、30和60天时在门水平上微生物群落结构。结果表明：第0天时，反应器内门水平的微生物主要包括变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和酸杆菌门(Acidobacteria)，其相对丰度分别为29.9%、15.2%、6.40%、6.22%、3.76%、1.77%和1.15%；第30天时，反应器中浮霉菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和酸杆菌门的相对丰度分别提高至12.9%、8.72%、12.7%和1.32%，变形菌门和绿弯菌门分别下降至27.5%和3.05%，在第30天时没有检测到疣微菌门，却检测到Ignavibacteriae，其相对丰度为0.81%；第60天时，浮霉菌门、拟杆菌门和Ignavibacteriae相对丰度分别提高至44.4%、9.95%和1.34%，变形菌门、厚壁菌门、绿弯菌门和拟杆菌门相对丰度分别降至21.4%、0.36%、2.32%和0.54%。有研究表明，Anammox体系中AnAOB可与上述微生物存在共存现象^[46-47]。

图 8 接种污泥微生物群落结构

Figure 8. Microbial community structure of the inoculated sludge

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反应器运行至第60天时，浮霉菌门成为第一优势菌门，这主要是启动时逐渐提升氮负荷，且无外加有机碳源，使得接种污泥中的变形菌逐渐地失去第一优势菌的地位。而AnAOB为化能自养型细菌，在无有机碳源的环境中更有利其生长繁殖，从而使其在系统中更加具有竞争力。虽然变形菌门失去了第一优势菌门的地位，但其依旧保持较高的丰度，该菌门中含硝化、反硝化细菌，提升反应体系中的脱氮效率。值得注意的是，Ignavibacteriae从未检出到第60天时升至1.34%，该菌属于异养兼性厌氧菌，能将NO₃⁻-N还原为NO₂⁻-N^[46]，有利提高系统的脱氮性能，同时可解释Anammox的系统中∆NO₂⁻/∆NH₄⁺和∆NO₃⁻/∆NH₄⁺低于理论值的原因。大部分的丝状菌为绿弯菌门，由于接种污泥中绿弯菌门为第二优势菌门，为后期AnAOB的富集提供附着位点，此外该菌门还参与凋亡细胞的分解和胞外物质的合成^[36]。Anammox反应器是一个多种微生物共存的系统，形菌门、厚壁门、绿弯菌门和拟杆菌门等微生物参与脱氮，有利于反应器脱氮和稳定运行。

3)属水平菌群结构分析。在UASB反应器接种第0、30和60天时，属水平上的微生物群落结构变化如图8(b)所示。接种污泥主要以Thauera、Thermomonas、Nitrosomonas、Ohtaekwangia为优势菌。运行60 d后，浮霉菌门中的Candidatus Brocadia成为优势菌，其丰度从反应器启动前未检出提高至42.4%。通常，随着低氮负荷向高氮负荷的提升过程中Candidatus Brocadia可能受高浓度NO₂⁻-N的抑制^[48]。但本研究中Candidatus Brocadia可以免受抑制且成为优势菌，表明Anammox启动成功。

同时反应器存在Thauera、Thermomonas、Nitrosomonas、Ohtaekwangia和Ignavibacterium等硝化反硝化菌，Thauera的存在有利于COD和TN的去除^[47]，Thermomonas属于热单胞菌，可以有效去除NO₃⁻-N^[49]；Nitrosomonas属于AOB菌，该菌利用一部分NH₄⁺-N转化成NO₂⁻-N为AnAOB提供基质；Ohtaekwangia属于硝化细菌门，其丰度由初始2.60%增加至3.32%，该菌丰度增加有利于系统的脱氮^[50]，Ignavibacterium属于亚硝化盐还原菌，该菌丰度增加至1.34%，在Anammox系统中经常与AnAOB发挥作用。虽然前3者的丰度有所下降，后两者的丰度上升，但其对该反应器高效脱氮有重要贡献

3. 结论

1)在UASB反应器中成功快速启动Anammox，其最佳运行条件为(30±1) ℃、初始pH为7.5、无需外加碳源、NO₂⁻-N/NH₄⁺-N为1.25~1.50和MLSS为4 200 mg·L⁻¹，历经60 d快速启动成功厌氧氨氧化。

2) UASB反应器启动60 d后，污泥中EPS中PN由0.39 mg·g⁻¹增至9.42 mg·g⁻¹，PS从1.1 mg·g⁻¹增加至5.05 mg·g⁻¹，总EPS由接种前的1.49 mg·g⁻¹增至14.5 mg·g⁻¹，说明氮负荷增加时有利于微生物分泌出更多的胞外聚合物，有利于Anammox颗粒的形成，增强其抗负荷能力，且能减少种泥流失。

3)启动成功的UASB反应器处理老龄垃圾渗滤液，系统运行至126~150 d时NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN平均去除率均在80%以上，TN去除负荷最高为0.36 kg·(m³·d)⁻¹，可为工程规模的Anammox快速启动用于老龄垃圾渗滤液脱氮提供参考。

4) UASB反应器启动成功后，微生物多样性减少，AnAOB所在的浮霉菌门(Planctomycetes)成为优势菌门，其相对丰度为44.4%，Candidatus Brocadia成为优势菌属，相对丰度提高至42.4%，说明AnAOB成功富集，AnAOB利用NO₂⁻-N为电子受体，以NH₄⁺-N为电子供体实现深度脱氮。同时UASB反应器是一个以硝化反硝化菌为辅，以AnAOB为主的共生系统。

图 1 O-ZIS和O-ZIS/BP的XRD图谱Fig.1 XRD patterns of O-ZIS和O-ZIS/BP samples.

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图 2 BP NPs （a）、O-ZIS （b）和O-ZIS/BP （c）的SEM图，O-ZIS/BP的TEM图（d）和O-ZIS/BP的HRTEM图（e）

Figure 2. SEM of BP NPs （a）, O-ZIS （b）, O-ZIS/BP （c），and TEM （d） and HRTEM （e） of O-ZIS/BP.

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图 3 O-ZIS/BP样品的XPS全谱（a）和S 2p （b）, In 3d （c）, Zn 2p （d）和P 2p （e）的高分辨图

Figure 3. XPS spectra of ZIS and P-ZIS, （a） survey spectrum, （b） S 2p, （c） In 3d, （d） Zn 2p （e） P 2p.

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图 4 不同BP含量对光催化降解TC的影响（a）O-ZIS/BP与O-ZIS/BP（0.5% ）降解30 min后的TOC（b）

Figure 4. （a） The effect of BP content on the photocatalytic TC degradation, （b） TOC removal in 30 min.

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图 5 光催化剂O-ZIS/BP降解四环素TC的可能路径

Figure 5. Possible photocatalytic degradation pathways of TC at O-ZIS/BP.

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图 6 （a）•OH和（b）•O₂^-的EPR 信号

Figure 6. EPR of •OH （a） and •O₂^- （b）.

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图 7 O-ZIS/BP及O-ZIS样品的光电流

Figure 7. Photocurrent of O-ZIS/BP and O-ZIS samples.

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图 8 O-ZIS/BP光催化剂提高光催化反应机理图

Figure 8. Schematic diagram of photoreaction mechanism by O-ZIS/BP photocatalyst.

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1. 材料与方法
1.1 实验装置
1.2 实验用水
1.3 实验接种污泥
1.4 分析项目与方法
2. 结果与讨论
2.1 厌氧氨氧化污泥最佳脱氮条件确定
2.2 厌氧氨氧化快速启动及脱氮性能
2.3 接种污泥形貌特征分析
2.4 不同时期微生物群落结构变化
3. 结论

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抗生素在人类的社会进步与经济发展中发挥了巨大的作用，被广泛的应用于医疗、畜牧、水产养殖和食品加工等行业. 然而，所使用的抗生素不能被机体完全吸收，有大于90%使用的抗生素会通过人类和动物的尿液、粪便及其他代谢途径等排放到环境中，导致抗生素在环境系统内形成持续输入与持久存在的状态，严重威胁着人类的健康和生态环境的稳定^[1-4]. 由于抗生素的过量使用以及随意排放，对水环境造成了严重的污染. 因此必须研究开发一种经济有效的处理抗生素废水的方法.

目前抗生素废水的处理方法，主要为物理法、化学法和生物法. 物理法和生物法存在一些设备复杂、技术难、污染大以及费用高等问题. 光催化法是指在光照条件下，光催化剂产生的空穴和自由基与污染物作用从而去除污染物的一种方法^[5-6]，是目前比较热门的一种高级氧化技术. 这种高级氧化技术具有氧化能力强、反应速率快且无污染、时间少和经济成本低等优势. 该法通过特定的光使催化剂产生活性自由基团等，可氧化分解废水中的抗生素并使其最终转变为CO₂和H₂O等. 但是光催化材料存在着一些普遍问题，如光生载流子复合率高、量子效率低、太阳光利用率低、带隙能高不易激发以及降解反应后光催化材料不易回收，这严重限制了光催化技术的实际应用. 而无机二维纳米片具有分子或几个原子厚度以及良好的二维平面结构，是最薄的新型纳米功能材料之一^[7]. 过渡金属氧化物的二维纳米片结构，一般都具有高的导电率和光响应^[8]、超高的活性位点暴露比例（接近100%）^[9]、大的比表面积. 其能带结构还可通过改变片层大小、厚度来调节^[10]. 这些特征预示着二维纳米片很可能是一类新的、理想的光催化材料^[11-12]. 当纳米片厚度小到分子或原子级别时，光生电子和空穴到达固/液或固/气界面所须迁移的距离被最大限度地减少，从而降低了电子-空穴复合的可能性. 因此，设计合成超薄二维纳米结构的光催化材料是解决光催化效率低的一个有效方法.

硫铟锌（ZnIn₂S₄）作为典型的阳离子合金半导体，具有对应于可见光吸收（带隙约为2.27 eV^[13]）. 稳定的化学性质，使之成为一种生态友好、可见光驱动的光催化剂. 然而，ZnIn₂S₄的光催化活性仍然不能满足更广泛应用的要求，限制其进一步适用性的基本问题之一是激发态的光诱导电子-空穴对不稳定使得在其表面处或附近容易重新结合，导致相对低的光催化效率. 因此，有效促进光生电荷载体的分离和转移，延长其寿命，是提高其光催化效率的关键. Lei等^[14]首次报道用水热法合成出了在可见光下具有催化活性的ZnIn₂S₄；但因ZnIn₂S₄光生电子-空穴不稳定易复合，活性有所限制. 为了提高ZIS的光催化活性，有学者通过催化剂的复合、元素掺杂等改进手段对其进行改性^[15-16]. Huang等^[17]通过两步水热法合成了MoS₂/ZnIn₂S₄复合材料，材料的比表面积增大，载流子分离效率增加，催化活性位点增多，从而表现出优异的析氢速率. 因此，将氧掺杂改性ZnIn₂S₄，调控ZnIn₂S₄表面结构，提高ZnIn₂S₄光生载流子的分离效率，进而提高其光催化性能. 黑磷（BP）作为一种新型的二维（2D）层状材料，自2014年首次报道场效应晶体管^[11]以来，得到越来越多地关注. 由于其独特的层状结构、高电荷迁移率、0.3—2.0 eV的可调层间带隙、在UV-IR有广泛的太阳光吸收以及大比表面积和高暴露表面原子比^[18]，得到了越来越多的关注. 近年来，BP纳米材料作为助催化剂在光电催化、产氢和能量转换等领域被大量报道^[19-20]. 由于ZnIn₂S₄与BP的能带匹配^[21-22]，研究层状ZnIn₂S₄与BP纳米片耦合作为降解抗生素光催化剂具有重要意义. 基于ZnIn₂S₄和BP的复合光催化剂的制备有望为太阳能的利用和光催化降解抗生素提供新的思路，本文通过两步水热法将氧掺杂的ZnIn₂S₄与二维超薄BP纳米片复合，以降解四环素为模型反应，探究不同BP复合量对光催化性能的影响，并研究了四环素的降解路径及降解机理.

1. 实验部分（Experiment section）

1.1. 实验原料

N-甲基吡咯烷酮（NMP，C₅H₉NO，上海麦克林生化科技有限公司）；黑磷（BP，南京先丰纳米材料科技有限公司）；氢氧化钠（NaOH，上海麦克林生化科技有限公司）；氯化锌（ZnCl₂，上海麦克林生化科技有限公司）；氯化铟（InCl₃·4H₂O，上海麦克林生化科技有限公司）、硫代乙酰胺（TAA，C₂H₅NS，上海麦克林生化科技有限公司）；聚乙烯吡咯烷酮（PVP，上海麦克林生化科技有限公司）；溴化钾（KBr，阿拉丁化学试剂有限公司）、乙醇（EtOH，C₂H₆O，阿拉丁化学试剂有限公司）；四环素（TC，C₂₂H₂₄N₂O₈，上海麦克林生化科技有限公司）. 所有的化学品都是分析级，整个实验所用的水都是去离子水.

1.2. 实验设备

Varian Cary 500分光光度计（UV-2600），美国；X射线衍射光谱仪（XRD, D8 Advance, Bruker Corp），德国布鲁克公司；Micromeritics trist 2030比表面积分析仪（BET），日本电子；X射线电子能谱，Kratis英国；扫描电镜（SEM, S-3400 II, Hitachi, Japan）、透射电镜（TEM, JEM-200 CX）和高分辨透射电镜（HR-TEM, Tecnai G2 F20 S），美国；电子顺磁共振波谱仪（EPR, E 500），德国Bruker；X射线光电子能谱分析（XPS, Escalab 250 XI），美国；总有机碳分析仪（German Elemental Vario TOC），德国；傅立叶变换超分辨液质联用仪（HPLC-MS），美国WATERS公司；电化学工作站（辰华Chi660E）；离心机，上海安亭科学仪器厂；氙灯，北京中教金源科技有限公司；真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；电子天平，上海民桥精密科学仪器有限公司.

1.3. 实验方法

1.3.1. BP纳米片的制备

BP纳米片是通过将BP块状晶体分散于NMP试剂进行超声得到的^[23]. 将50 mg的块状BP加入到50 mL的NMP溶液中，在冰水浴密封条件下用超声探针进行超声分散9 h，之后，在转速为10000 r·min⁻¹离心机中离心5 min，并收集上清液，得到BP纳米片在NMP中的分散液.

1.3.2. 氧掺杂ZnIn₂S₄ （O-ZIS）纳米片的制备

将0.4 mmol ZnCl₂、0.8 mmol InCl_3·4H₂O溶解在30 mL乙醇水溶液中，搅拌10 min，将3.2 mmol硫代乙酰胺（TAA）溶解在上述溶液中并在常温25 ℃下剧烈搅拌10 min，再称取0.2 g的PVP加入上述溶液，搅拌10 min，最后，将上述混合物溶液转移到50 mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中加热至180 ℃并保持24 h^[24]，冷却至室温后，通过离心收集样品，使用去离子水和乙醇洗涤数次，并在60 ℃的干燥烘箱中干燥10 h，研磨后得到O-ZIS样品.

1.3.3. BP复合O-ZIS样品的制备

通过静电吸引作用将BP纳米片与O-ZIS进行复合，将O-ZIS样品分别与不同体积（50、100、200、400 mL）的BP分散液混合在去离子水的密封容器中，抽真空，搅拌12 h，离心洗涤后，60 ℃干燥12 h，得到不同BP复合量的O-ZIS/BP样品. 按照BP理论复合量命名样品名称为O-ZIS、O-ZIS/0.09% BP、O-ZIS/0.23% BP、O-ZIS/0.33% BP和O-ZIS/0.5% BP. 如无特殊说明，O-ZIS/BP特指O-ZIS/0.5% BP.

1.3.4. 光催化降解实验

通过降解TC测试催化剂的光催化活性，室温（20±3）℃条件下，在250 mL的烧杯中将20 mg催化剂样品分散在40 mL TC（1×10⁻⁴ mol·L⁻¹）溶液中. 首先，在黑暗中磁力搅拌悬浮液30 min，达到吸附-解吸平衡后，开氙灯（300 W，λ≥420 nm）. 经过一定的时间间隔，吸取3 mL样品，经滤头（0.45 μm）过滤后，用紫外-可见分光光度计在TC的特征吸收波长357 nm处测定样品吸光度，并进而分析TC的浓度变化^[25]. TC溶液的去除率μ根据式（1）进行计算.

式中：μ 为降解率，%；C 和C₀ 分别表示TC的降解后浓度和初始浓度，mg·L⁻¹.

1.3.5. 电子顺磁共振（EPR）实验

通过德国Bruker公司型号为E 500的电子顺磁共振波谱仪测试在光催化反应过程中产生的自由基种类. 羟基自由基·OH的测试：称取5 mg催化剂加入5 mL去离子水，超声5 min分散均匀，后加入5,5-二甲基-1-吡咯-N-氧化物（5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide,DMPO）. 氙灯下照射5 min后取样，用毛细管吸取液体后用真空脂密封，放入EPR管测试自由基信号. 对于超氧自由基·O₂⁻的测试为称取5 mg催化剂加入5 mL甲醇，超声5 min分散均匀，后加入5,5-二甲基-1-吡咯-N-氧化物（5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide,DMPO）. 氙灯下照射5 min后取样，用毛细管吸取液体后用真空脂密封，放入EPR管测试自由基信号.

1.3.6. 光电流测试

由于在光催化反应过程中，体系中会产生受光照激发的电子，所以可以使用电化学工作站评估所制备样品的光电化学性能. 采用的电化学工作站型号为CHI660E. 具体条件为：在含有0.2 mol·L⁻¹ Na₂SO₄电解质溶液的石英电解池中采用传统的三电极体系进行实验，对电极为铂（Pt）片电极，参比电极为Ag/AgCl电极，工作电极为涂有样品的FTO导电玻璃^[26]. 催化剂光电流的测试条件为：光照间隔20 s，取样时长为300 s. 工作电极的制备：称取5 mg样品，加入200 μL乙醇溶液中，再滴加两滴萘酚，让催化剂粉末更好的粘在导电玻璃上，超声30 min，混合均匀后用移液枪取10 μL的混合液，滴在导电玻璃片上，自然风干后，再进行电化学测试^[27].

1.3.7. 总有机碳（TOC）测试

为了定量四环素在催化剂作用下降解后的矿化程度，对四环素最终降解产物进行总有机碳含量分析. 待光照一定时间后，取10 mL反应溶液，经0.45 μm针式滤头过滤后，用TOC 分析仪进行分析测试. 采用下面公式得到四环素最终矿化程度：

式中，TOC₀为初始四环素溶液总有机碳含量，TOC_t为降解后总有机碳含量，t为可见光照射时间，min.

1.3.8. 高分辨液-质联用（HPLC-MS）测试

为了探究光催化反应过程中四环素分子降解的路径，在降解完成后收集降解产物，用色谱纯级乙腈稀释产物至大约0.005 mg·L⁻¹，利用美国WATERS公司的液相-高分辨质谱联用仪进行分析，采用RESTEK Ultra C18色谱柱（4.6 mm× 250 mm，粒径5 µm），二极管阵列检测器；流动相由30%水（含0.5%磷酸）（A）和70%甲醇（B）组成，流速为0.80 mL·min⁻¹；进样量为20 µL，柱温为30 ℃. 根据质谱峰的荷质比最终确定反应过程中产生的中间产物分子.

3. 结论（Conclusion）

通过水热法合成O-ZIS纳米片，再通过静电吸附作用将超声剥离的BP纳米片成功复合在O-ZIS纳米片表面，形成O-ZIS/BP复合催化剂. BP的复合没有改变O-ZIS的晶体结构，BP纳米片能与O-ZIS纳米片形成紧密的界面接触，且形成了P—O化学键. 复合样品在可见光下表现出优异的光催化降解四环素性能，BP的复合量对O-ZIS材料的光催化性能也有影响，O-ZIS/0.5%wt BP样品的降解活性最佳，反应20 min，TC降解率达到90%，矿化率达到64.5%，远高于空白O-ZIS样品. 光电流测试结果表明BP纳米片的复合能显著促进光生电子和空穴对的分离效率. ·O₂⁻和·OH自由基在O-ZIS/BP光催化降解反应过程中起到主要作用，能实现四环素的开环分解，直至完全矿化. 该结果将为开发通过BP纳米片复合光催化剂的方法来提高光催化活性提供新的思路.

参考文献 (34)

O-ZnIn2S4/BP光催化剂的制备及降解四环素研究

通讯作者: E-mail: panbao@sust.edu.cn;

Preparation of O-ZnIn2S4 /BP photocatalyst and study on its degradation of tetracycline

Corresponding author: PAN Bao, panbao@sust.edu.cn ;

1. 材料与方法

1.1 实验装置

1.2 实验用水

1.3 实验接种污泥

1.4 分析项目与方法

2. 结果与讨论

2.1 厌氧氨氧化污泥最佳脱氮条件确定

2.2 厌氧氨氧化快速启动及脱氮性能

2.3 接种污泥形貌特征分析

2.4 不同时期微生物群落结构变化

3. 结论

计量

出版历程

O-ZnIn2S4/BP光催化剂的制备及降解四环素研究

通讯作者: E-mail: panbao@sust.edu.cn;

English Abstract

Preparation of O-ZnIn2S4 /BP photocatalyst and study on its degradation of tetracycline

Corresponding author: PAN Bao, panbao@sust.edu.cn ;

全文HTML

1.1. 实验原料

1.2. 实验设备

1.3. 实验方法

1.3.1. BP纳米片的制备

1.3.2. 氧掺杂ZnIn2S4 （O-ZIS） 纳米片的制备

1.3.3. BP复合O-ZIS样品的制备

1.3.4. 光催化降解实验

1.3.5. 电子顺磁共振（EPR）实验

1.3.6. 光电流测试

1.3.7. 总有机碳（TOC）测试

1.3.8. 高分辨液-质联用（HPLC-MS）测试

2.1. O-ZIS/BP样品的XRD图谱

2.2. O-ZIS/BP样品的微观形貌分析

2.3. O-ZIS/BP样品的XPS分析

2.4. 光催化降解四环素性能

2.5. 光催化降解四环素反应机理

目录

全文HTML

1.1. 实验原料

1.2. 实验设备

1.3. 实验方法

1.3.1. BP纳米片的制备

1.3.2. 氧掺杂ZnIn2S4 （O-ZIS） 纳米片的制备

1.3.3. BP复合O-ZIS样品的制备

1.3.4. 光催化降解实验

1.3.5. 电子顺磁共振（EPR）实验

1.3.6. 光电流测试

1.3.7. 总有机碳（TOC）测试

1.3.8. 高分辨液-质联用（HPLC-MS）测试

2.1. O-ZIS/BP样品的XRD图谱

2.2. O-ZIS/BP样品的微观形貌分析

2.3. O-ZIS/BP样品的XPS分析

2.4. 光催化降解四环素性能

2.5. 光催化降解四环素反应机理

O-ZnIn₂S₄/BP光催化剂的制备及降解四环素研究

Preparation of O-ZnIn₂S₄ /BP photocatalyst and study on its degradation of tetracycline

O-ZnIn₂S₄/BP光催化剂的制备及降解四环素研究

Preparation of O-ZnIn₂S₄ /BP photocatalyst and study on its degradation of tetracycline

1.3.2. 氧掺杂ZnIn₂S₄ （O-ZIS）纳米片的制备

1.3.2. 氧掺杂ZnIn₂S₄ （O-ZIS）纳米片的制备