可見光響應型g-C?N?/石墨烯復合材料用于制藥廢水降解的應用研究
一、引言
制藥廢水中含有大量難降解有機污染物,具有毒性高、可生化性差等特點。傳統處理方法難以徹底去除,而可見光響應型g-C?N?/石墨烯復合材料因其優異的光催化活性與穩定性,成為近年來高級氧化領域的研究熱點。
二、材料制備與表征
該材料通過溶膠-凝膠法或原位還原法制備,常見步驟包括:
g-C?N?前驅體制備(如尿素熱解);
石墨烯氧化物(GO)合成;
材料復合與煅燒;
表征手段(SEM、XRD、FTIR、UV-Vis等)。
三、光催化機理與影響因素
其核心機制包括:
可見光激發產生電子-空穴對;
石墨烯促進電子遷移,抑制復合;
自由基鏈式反應促進礦化;
吸附-催化雙重作用提升去除效率。
主要影響因素包括:
光照強度與波長;
催化劑投加量;
pH值;
初始污染物濃度;
共存離子干擾。
四、應用實例分析
某制藥企業采用g-C?N?/石墨烯材料處理含磺胺類抗生素廢水,在可見光照射下COD去除率達92%,TOC去除率為88%,材料可重復使用8次以上,再生后仍保持較高活性。
五、經濟性評估與工業化前景
該類材料成本適中、環境友好,適用于:
制藥廢水深度處理;
醫藥中間體廢水預處理;
中小型污水處理站。
未來可通過規模化制備工藝開發提升其市場競爭力。
六、未來發展方向
開發負載型催化劑提升分散性;
探索固定床光催化反應器用于連續運行;
結合AI模型預測最佳運行條件;
推動該材料在市政污水處理中的應用;
構建吸附-催化一體化多功能材料體系。