一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂及制备方法、含抗生素有机废水降解方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂及制备方法、含抗生素有机废水降解方法，属于水处理材料技术领域，本发明专利技术的催化剂包括载体，所述载体为生物炭载体；活性组分，所述活性组分为过渡金属；所述活性组分负载于载体上，所述催化剂比表面积不小于370m

【技术实现步骤摘要】
一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂及制备方法、含抗生素有机废水降解方法
本专利技术涉及水处理材料
，更具体的，涉及一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂及制备方法、含抗生素有机废水降解方法。
技术介绍
近些年来随着工业及农业的迅速发展以及监测水平的大大提高，城市污水养殖废水等水体中频繁有抗生素被检测出来，水体污染已越来越成为全球性的问题。尽管水体中抗生素含量较低，其浓度水平仅为ng/L，但由于其长期存在且难降解的特点，对生态环境及人体健康所构成的威胁不容小觑。喹诺酮类抗生素是一类重要的广谱抗菌药物，常被用于抑制病原微生物感染及治疗各种细菌感染病。其作用原理为使细菌的DNA解旋酶受到抑制，进而使DNA的形态及功能受到影响，从而起到快速杀菌的效果，在人类及畜禽的疾病治疗中应用较为广泛。抗生素的出现为人类带来了诸多便利，同时也推动了基础科学的发展，由于该类药物在医疗、畜牧、农业以及水产行业长期且大量使用，因此在环境中形成了一种伪持续性现象，长期而来容易诱导耐药菌的产生和耐药基因的出现，严重威胁到了人类健康和生态安全。同时，农林废弃物如椰子壳具有可再生、价格优廉等优点引起了国内外学者的关注。作为农业大国的我们每年都会有大量农林废弃物堆放到环境中去，不当的处理方式既会造成资源浪费还会占据空间，而将其制成碳材料不仅有利于废物资源化更有利于环保。因此，现亟需一种可以既可以对含抗生素有机废水进行有效降解，也可以对廉价生物炭质材料进行有效利用的催化剂及废水处理方法。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的是针对现有技术中含抗生素有机废水难以处理以及处理成本高的技术问题，提供一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂及制备方法、含抗生素有机废水降解方法，通过制备生物炭基催化剂的制备，并将其用于活化氧化剂，对含抗生素有机废水进行有效处理，同时可以进一步解决廉价生物炭质材料如何进行有效利用的技术问题。技术方案本专利技术的一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂，包括载体，所述载体为生物炭载体；活性组分，所述活性组分为过渡金属；所述活性组分负载于载体上，所述催化剂比表面积不小于370m2/g，所述催化剂用于处理含抗生素有机废水。优选地，载体中，所述生物炭载体为椰壳生物炭、稻壳生物炭、果壳生物炭中的一种或多种；活性组分中，所述过渡金属为钴、铁、锰、铜、锌、银中的一种或多种。本专利技术的一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂的制备方法，先将生物炭进行酸碱改性，然后将生物炭置于含有过渡金属离子的盐溶液中进行浸渍，最后进行烘干、煅烧制得催化剂。优选地，其具体步骤为：步骤一、先将生物炭置于碱溶液中浸泡，再用超纯水冲洗至中性，并进行烘干；然后再将其炭置于酸溶液中浸泡，再用超纯水冲洗至中性，并进行烘干；步骤二、将步骤一得到的生物炭过筛，筛选出20～200目的生物炭进行一次煅烧；步骤三、将步骤二得到的生物炭置于含有过渡金属离子的盐溶液中进行浸渍，浸渍后进行烘干；步骤四、将步骤三得到负载有活性组分的生物炭进行二次煅烧。优选地，步骤一中，所述碱溶液为浓度为0.2～0.7mol/L的NaOH溶液；所述酸溶液为浓度为0.7～1.2mol/L的盐酸，烘干温度为98～110℃。优选地，步骤二的一次煅烧的煅烧温度为350～450℃，煅烧时间3～5h，且煅烧过程中通入保护性气氛；步骤四的二次煅烧温度为300～600℃，煅烧时间3～6h，且煅烧过程中通入保护性气氛；一次煅烧和二次煅烧的升温速率均为3～6℃/min。优选地，步骤三中过渡金属离子的盐溶液为钴、铁、锰、铜、锌、银的硫酸盐或硝酸盐溶液，为其中的一种或多种。优选地，步骤三中，过渡金属与生物炭的质量比按照0.01～0.11：1浸渍。优选地，过渡金属选择Co、Ag两种双金属。优选地，上述双金属的质量比按照1～5:5～1的量浸渍，可以分别为1:5、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、5:1。本专利技术的一种含抗生素有机废水降解方法，向喹诺酮类抗生素有机污染物中加入生物炭催化剂，所述生物炭催化剂为上述的生物炭催化剂，混合均匀后加入氧化剂，对所述污染物进行降解。优选地，所述氧化剂为过一硫酸氢盐或过二硫酸盐。优选地，所述含抗生素有机废水为含有诺氟沙星的有机废水。优选地，催化剂投加量为0.02～0.2g/L，氧化剂投加量为0.25～2mmol/L。优选地，有机废水的初始pH为3～10技术效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂，其特征在于，包括载体，所述载体为生物炭载体；活性组分，所述活性组分为过渡金属；所述活性组分负载于载体上，所述催化剂比表面积不小于370m2/g，所得到的催化剂具有疏松多孔的结构特征以及较大的比表面积，具有疏松多孔的结构特征，易于过渡金属的负载，并且在催化剂表面分布着大量链状颗粒，有利于催化剂催化效果的发挥。(2)本专利技术的一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂的制备方法，先将生物炭进行酸碱改性，然后将生物炭置于含有过渡金属离子的盐溶液中进行浸渍，最后进行烘干、煅烧制得催化剂；上述方式制备得到的生物炭催化剂，既可以对生物炭进行有效地回收利用，也保证催化剂的催化效果。(3)本专利技术的一种含抗生素有机废水降解方法，其特征在于，向喹诺酮类抗生素有机污染物中加入生物炭催化剂，所述生物炭催化剂为上述的生物炭催化剂，混合均匀后加入氧化剂，对所述污染物进行降解，通过所述催化剂对加入至废水中的氧化剂进行活化，在常温下即可产生大量自由基，可以实现对有机废水的有效处理。(4)本专利技术所用载体为农林废弃物椰壳，具有较大比表面积及疏松多孔的结构特征，绿色环保，成本低廉；负载型催化剂采用浸渍法合成，操作简单，利于工业化生产；本专利技术相比传统Fenton法适用pH范围较广，在pH为3～9范围内均可高效作业；相比热、超声、紫外光、电等活化过硫酸盐方式，本专利技术无需消耗额外能量，在室温条件下即可高效进行，在实际应用领域有着广阔的应用前景。附图说明图1(a)、(b)分别为未负载过渡金属的生物炭及负载钴银双金属催化剂。图2为不同Co、Ag质量比降解NOR示意图。图3为不同反应体系条件下诺氟沙星有机废水的降解示意图。图4为不同双金属催化剂投加量降解NOR示意图。图5为不同氧化剂投加量降解NOR示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂，其特征在于，包括/n载体，所述载体为生物炭载体；/n活性组分，所述活性组分为过渡金属；/n所述活性组分负载于载体上，所述催化剂比表面积不小于370m

【技术特征摘要】
1.一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂，其特征在于，包括
载体，所述载体为生物炭载体；
活性组分，所述活性组分为过渡金属；
所述活性组分负载于载体上，所述催化剂比表面积不小于370m2/g。


2.根据权利要求1所述的一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂，其特征在于，载体中，所述生物炭载体为椰壳生物炭、稻壳生物炭、果壳生物炭中的一种或多种；活性组分中，所述过渡金属为钴、铁、锰、铜、锌、银中的一种或多种。


3.一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂的制备方法，其特征在于，先将生物炭进行酸碱改性，然后将生物炭置于含有过渡金属离子的盐溶液中进行浸渍，最后进行烘干、煅烧制得催化剂。


4.根据权利要求3所述的一种可用于处理含抗生素有机废水的生物炭催化剂的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：
步骤一、先将生物炭置于碱溶液中浸泡，再用超纯水冲洗至中性，并进行烘干；然后再将其炭置于酸溶液中浸泡，再用超纯水冲洗至中性，并进行烘干；
步骤二、将步骤一得到的生物炭过筛，筛选出20～200目的生物炭进行一次煅烧；
步骤三、将步骤二得到的生物炭置于含有过渡金属离子的盐溶液中进行浸渍，浸渍后进行烘干；
步骤四、将步骤三得到负载有活性组分的生物炭进行二次煅烧。


5.根据权利要求4所述的一种可用于处理含抗生素有机废...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向奎，肖河，游少鸿，何慧军，黄宏伟，李洁月，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45