DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.03.108

本研究采用水热法合成了Z型Bi2WO6/CNT/TiO2光催化剂，并通过静电纺丝工艺将其负载在不同质量百分比的壳聚糖纳米纤维上。对含有Bi2WO6/CNT/TiO2的壳聚糖纳米纤维样品的批量吸附实验表明，吸附过程及其动力学分别遵循Langmuir等温线和拟二级模型。采用平价的微加工技术和壳聚糖/Bi2WO6/CNT/TiO2纳米纤维制备了具有可重复使用板式结构的平面微反应器。在连续流微反应器中于模拟太阳光照射下评估了吸附和光催化去除头孢氨苄的协同作用。含有15wt%Bi2WO6/CNT/TiO2的纳米纤维表现出最高的去除效率。在微反应器中研究了操作变量的影响，并使用响应面法对其进行优化，确定光强度=17.45W/m2，保留时间=256s，pH=4.8，初始头孢氨苄浓度=29mg/L。在此条件下，头孢氨苄和TOC去除率分别达到99.2%和92.4%。最佳条件下头孢氨苄的消失动力学遵循Langmuir-Hinshelwood模型。由该模型推导的吸附平衡常数与Langmuir等温线模型计算的吸附平衡常数相似。在最佳条件下，微反应器运行1500min后，头孢氨苄去除率降低至80%，纳米纤维表现出适宜的稳定性和可重复使用性。

图1.（a）组装的微反应器示意图，（b）组装的微反应器照片。

图2.（a）BCT纳米复合材料、CHT纳米纤维和BCT/CHT纳米纤维的XRD图谱，（b）BCT/CHT纳米纤维在2θ=23–80˚范围内的放大XRD图谱，（c）交联前后BCT纳米复合材料和纳米纤维样品的FTIR光谱。

图3.纳米纤维的FESEM表面图像：（a）原始CHT，（b）BCT5%/CHT，（c）BCT10%/CHT，（d）BCT15%/CHT，（e）BCT20%/CHT。（f）BCT15%/CHT的横截面图像和（g）EDS光谱。TEM图像：（h）原始CHT纳米纤维，（i）BCT纳米复合材料和（j）BCT15%/CHT纳米纤维。

图4.（a）BCT纳米复合材料和BCT15%/CHT纳米纤维的UV-vis DRS，（b）带隙能量和（c）PL光谱。

图5.嵌入0、5、10、15和20wt%BCT纳米复合材料的BCT/CHT纳米纤维的N2吸附-解吸等温线。

图6.CHT和BCT15%/CHT纳米纤维的TGA曲线。

图7.微反应器中CFX的去除效率，（a）无辐照和（b）辐照条件，pH=6，吸附剂用量=0.3g/L，CFX初始浓度=30mg/L，最大接触时间=360s和光强=20.7W/m2。

图8.RSM图显示（a）初始浓度和光强度对CFX去除效率的影响，（b）pH和时间对CFX去除效率的影响。

图9.（a）在光强=17.45W/m2、pH=4.8以及不同初始浓度和保留时间下，BCT15%/CHT纳米纤维微反应器的CFX去除性能，（b）Ln（C0/C）与保留时间的关系，（c）初始反应速率与初始CFX浓度的关系，（d）线性形式的L-H模型。

图10.（a）BCT15%/CHT纳米纤维微反应器再生前后的使用寿命，（b）BCT15%/CHT纳米纤维在最佳条件下使用前后的FTIR光谱。