紫外LEDアレイによる抗生物質の光触媒分解に関する研究【JST・京大機械翻訳】

Ma Lizhe; Ji Bang; Yang Zhou; Huang Quanfeng; Zhao Wenfeng

文献

J-GLOBAL ID：201902281902777515 整理番号：19A2531709

紫外LEDアレイによる抗生物質の光触媒分解に関する研究【JST・京大機械翻訳】

Study of Photocatalytic Degradation of Antibiotics Based on UV-LED Array

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巻： 39 号： 9 ページ： 2894-2900 発行年： 2019年
JST資料番号： C2093A ISSN： 1000-0593 CODEN： GYGFED 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：中国 (CHN) 言語：中国語 (ZH)

抗生物質の大量使用は生態環境に大きな影響を与え、光触媒技術は操作が簡単で、二次汚染がないなどの特徴があり、汚染物の分解に広く応用されている。光触媒による抗生物質の分解過程において,光源は分解効率に極めて重要であり,従来の水銀ランプ触媒光源と比較して,UVLED技術はより高いエネルギー効率と低い消費電力を有し,光触媒プロセスを大きく変化させる。最初に,紫外線LEDアレイに基づく光触媒プラットフォームを構築し,LEDアレイの光源スペクトル特性および装置内の光場分布を,格子分光計および紫外線光度計を用いて,解析した。結果は,UVLED光源の波長が265295nmの間にあり,その主波長が275nmであり,光場の重ね合せ効果により,照射強度が装置の半径方向位置の距離の増加で明らかに増大し,装置の軸方向位置の光強度分布が均一であることを示した。次に,P25型光触媒の粒子構造を,三次元超深度顕微鏡とUV-Vis分光法によって特性評価し,そして,TiO2粉体の禁止帯を,半導体求引式によって分析し,そして,TiO2は,球状であり,そして,空気中の相対湿度は,非常に大きかった。TiO2粒子の表面の湿潤性は,粒子間の接着力を強化し,そして,凝集現象が生じ,そして,そのバンドギャップは,3.1eVであった。紫外線LEDアレイと高圧水銀ランプを触媒光源とし、P25型TiO2を触媒としてそれぞれメチルオレンジ、スルホンアミド系抗生物質に対して光触媒分解を行い、紫外-可視光分光光度計を用いて分解過程における吸収スペクトル曲線を測定し、さらに抗生物質分解率を分析した。結果は,メチルオレンジとスルファメタジンがUVLEDアレイの光源条件下で分解され,それぞれ160と240minの接触分解過程後に,分解率は70%と36%に達し,一次反応速度式に従うことを示した。LEDアレイ光源と水銀ランプによるメチルオレンジの分解動力学定数はそれぞれ-0.0075と-0.1135min-1であり、スルファジアジンに対する分解動力学定数はそれぞれ-0.0019と-0.0194min-1であった。従って,メチルオレンジとスルファジアジンを分解したとき,水銀ランプの分解速度はUVLEDアレイより高かった。紫外線LEDアレイと水銀ランプシステムによる汚染物の接触分解過程における電力と反応器中の軸線との距離が違うため、2種類の光源の抗生物質分解効率に対して評価方法を確立し、即ち紫外LEDと水銀ランプに対して単位電力を基準として距離分解効率分析を行い、メチルオレンジに対して、以下の結果を得た。水銀ランプの単位電力での距離分解効率は紫外LEDより高かったが、抗生物質に対して、紫外LEDアレイの距離分解効率は水銀ランプより明らかに高かった。以上の各種分光分析と応用結果により、紫外LEDアレイは競争力のある光触媒応用の代替光源であり、この技術の広範な応用は抗生物質の分解に新しい道を提供した。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】

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光化学一般 , 染料 , 分光分析 , 光化学反応 , 分解反応

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