Page 158 - 《精细化工》2023年第2期

第 40 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.40, No.2
20 23 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2023

水处理技术与环境保护
铈氮改性水热炭活化过硫酸钾降解盐酸四环素

1*
张 凯 1,2 ，吉芳英
（1. 重庆大学 环境与生态学院，重庆 400045；2. 重庆市农业科学院 农业工程研究所，重庆 401329）

摘要：以牛粪、双氰胺（C 2 H 4 N 4 ）和 Ce(NO 3 ) 3 •6H 2 O 为原料，通过微波水热法制备了具有高催化性能的铈氮改
性水热炭（Ce-N-HTC），采用 XRD、元素分析、SEM、TEM、FTIR 和 XPS 对其进行了表征，并对其活化过硫
酸钾降解盐酸四环素（TCH）进行了评价。结果表明，在 pH=7.0 下，Ce 0.3 -N-HTC{m〔Ce(NO 3 ) 3 •6H 2 O〕/m(双
–
氰胺)=0.3}对 TCH 70 min 内的降解率可达 90.3%，且 HCO 3 对 TCH 降解率的影响较大。竞争性自由基猝灭实验
1
和电子顺磁共振测试表明，Ce 0.3 -N-HTC 可通过自由基（•OH）和非自由基（ O 2 ）两种途径实现对 TCH 的降解，
循环使用 5 次对 TCH 的降解率仍能保持在 75%以上。
关键词：铈氮改性水热炭；过硫酸钾；双活性位点；盐酸四环素；水处理技术
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 02-0380-08

Cerium-nitrogen modified hydrochar for efficient degradation of
tetracycline hydrochloride via potassium persulfate activation

1*
1,2
ZHANG Kai , JI Fangying
（1. College of Environment and Ecology, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 2. Institute of Agricultural
Engineering, Chongqing Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 401329, China）

Abstract: Cerium-nitrogen modified hydrochar (Ce-N-HTC) with high catalytic performance was prepared
by microwave hydrothermal method from cow dung, dicyandiamide (C 2H 4N 4) and cerium nitrate
hexahydrate [Ce(NO 3) 3•6H 2O], characterized by XRD, elemental analysis, SEM, TEM, FTIR and XPS, and
evaluated for its degradation performance of tetracycline hydrochloride (TCH) via potassium persulfate
activation. The results showed that at pH=7.0, Ce 0.3-N-HTC {m[Ce(NO 3) 3•6H 2O]/m(C 2H 4N 4)=0.3} could
–
degrade TCH up to 90.3% in 70 min, of which HCO 3 played key role. Competitive radical quenching and
electron paramagnetic resonance experiments showed that degradation of TCH by Ce 0.3-N-HTC could be
1
realized through both radical (•OH) and non-radical ( O 2) pathways. Moreover, the degradation rate of TCH
could still maintain above 75% after 5 cycles.
Key words: cerium-nitrogen modified hydrochar; potassium persulfate; dual active sites; tetracycline
hydrochloride; water treatment technology

[5]
[6]
[4]
盐酸四环素（TCH）是水环境中浓度和检出频 生物降解 、吸附 、膜分离 、高级氧化（AOPs）
[9]
率最高的抗生素之一，广泛应用于人畜疾病的治疗 [7-8] 、超声波活化 、光催化降解 [10] 等技术已经被广
和水产养殖治疗微生物感染性疾病。研究表明，大 泛应用于抗生素的降解过程。基于过硫酸盐活化的
量未代谢的盐酸四环素排放至水体中，会对水生态 高级氧化技术因其能够产生较强氧化还原能力的羟
–
环境造成严重影响，并可能会增强微生物的抗药性， 基自由基（•OH，氧化电位 2.8 V）、过硫酸盐（SO 4 •，
促使微生物产生抗药性基因，加大后序处理难度 氧化电位 2.5~3.1 V） [11] ，直接破坏有机化合物的结
[1-3] 。作为一种潜在的生态危害，在以往的研究中， 构，实现难降解有机物的低能耗快速矿化，具有较

收稿日期：2022-06-15; 定用日期：2022-09-05; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220556
基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFD1100501）；重庆市市级财政专项基础科研项目（NKY-2022AC004）
作者简介：张 凯（1990—），男，博士生，E-mail：704479153@qq.com。联系人：吉芳英（1964—），女，教授，E-mail：jfy@cqu.
edu.cn。