一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂及其制备和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂及其制备和应用方法，催化剂为磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂，其制备方法为：将硝酸银和铁酸铋前驱体加入水中混合溶解，逐滴滴加氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入黑磷量子点，搅拌；随后转至水热反应釜中进行合成；反应结束后对合成物质进行洗涤，干燥。本发明专利技术具有降解效果优异、可回收等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂及其制备和应用方法


[0001]本专利技术属于废水处理
，涉及一种降解抗生素废水催化剂，尤其涉及一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂及其制备和应用方法。

技术介绍

[0002]含抗生素废水主要来源于畜禽养殖废水、医疗废水及制药废水等行业，废水中主要包括大环内酯类、四环素类、磺胺类、喹诺酮类、β
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内酰胺类、氨基苷类、氯霉素类、多肽类八类化合物，此类污染物可以通过多种方式进入人体，对肝肾等脏器有一定的损害作用，也可引起变态反应损害神经系统，可改变机体功能或组织结构，严重者可导致癌症的发生。因此，快速、高效去除水环境中抗生素对人体健康和环境安全均具有重要的生态安全意义。
[0003]过硫酸盐由于成本低、pH适应范围广、半衰期长，对有机污染物氧化性能较好，矿化能力较强，成为高级氧化技术中研究的热点。然而过硫酸盐体系往往需要借助如光、热、电等外加条件来产生氧化性较强的羟基自由基(
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OH)、硫酸根自由(SO4‑
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)和单线态氧(1O2)等多种高活性氧化物种(如CN 111533234 A 公开了借助外加场光源协同钙钛矿材料活化过硫酸盐降解抗生素废水的方法)。而外加条件同样制约了过硫酸盐高级氧化技术的实际应用，因此常温下快速活化过硫酸盐高效氧化降解抗生素发展前景良好，但是此类报道还较少。
[0004]目前常温下活化过硫酸的关键因素是催化剂，而催化剂大都存在不易回收，活化效率低，去除污染物时间长等问题。钙钛矿材料由于具有光谱吸收范围宽、缺陷密度低、载流子复合率低等非常优良的光电性能吸引了广泛关注。关于钙钛矿结构材料
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铁酸铋用于活化过硫酸盐的文章还少见报道。仅有授权公告号CN108640249 B介绍了一种基于硼、钕改性软铋矿铁酸铋催化过硫酸盐去除水中残留内分泌干扰物的方法，但该方法用于去除较低浓度的内分泌干扰物并且需要较长的反应时间，同样限制了该方法的实际应用。因此，亟待开发一种在常温下能够快速活化过硫酸盐高效去除抗生素污染物的技术，以保障水环境生态安全。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了提供一种高催化性能易回收并应用于常温下快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂，具有这样的特征：催化剂为磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂，是由银和黑磷量子点对铁酸铋进行掺杂改性的复合催化剂。
[0007]本专利技术提供上述快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，具有这样的特征：将硝酸银和铁酸铋前驱体加入水中混合溶解，逐滴滴加氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入黑磷量子点，搅拌12h；随后转至水热反应釜中进行合成，合成反应时间为60～
600min，反应温度为150～200℃；反应结束后对合成物质进行洗涤，干燥，得到磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂。
[0008]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述铁酸铋前驱体为硝酸铁和硝酸铋。
[0009]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，硝酸铁、硝酸铋、硝酸银、氢氧化钠和黑磷量子点的用量比为4.04g∶2.425g∶(0.3374
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0.839g)∶(0.084
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0.1mol)∶ (2
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5mg)。
[0010]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，洗涤方法为：无水乙醇和去离子水交替洗涤2～6次。
[0011]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，干燥温度为60～80℃，干燥时间为2～6h。
[0012]本专利技术还提供上述快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的应用方法，具有这样的特征：将所述磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂放入待处理的废水中，搅拌，达吸附平衡后加入过硫酸盐开始反应，反应温度为 10～25℃，反应时间为0.5～6min。
[0013]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的应用方法，还可以具有这样的特征：其中，所述磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂与过硫酸盐的质量比为1∶1～10。
[0014]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的应用方法，还可以具有这样的特征：其中，所述过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠。
[0015]进一步，本专利技术提供一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的应用方法，还可以具有这样的特征：其中，搅拌时间为10～30min。
[0016]本专利技术合成材料磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂，其中银元素的掺入使铁酸铋晶格缺陷，产生了单质银的同时加快了催化剂表面电子转移，使得体系的氧化能力和矿化度提高。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]一、本专利技术制备的快速活化过硫酸盐氧化降解含抗生素废水催化剂，银元素和黑磷量子点的掺入修饰了铁酸铋的形貌，强化了铁酸铋的结构，提高了铁酸铋活化过硫酸盐的能力。
[0019]二、本专利技术合成材料银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂，具有一定的磁性，利于复合型催化剂的重复利用和回收。
[0020]三、本专利技术制备的快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂，在稳定性测试中铁、铋、银离子淋出率低于国家废水排放标准。
[0021]四、本专利技术合成材料磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂，可在常温下快速活化过硫酸盐，仅在5min之内就可完全降解含抗生素的配水。
[0022]五、本专利技术合成材料磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂，在常温下快速活化过硫酸盐，在60min之内对不同水体中含有的磺胺嘧啶具有良好的去除效果。
附图说明
[0023]图1为实施例1中磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂的SEM图；
[0024]图2为实施例1中磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂的XRD图；
[0025]图3为实施例1中磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂的XPS图；
[0026]图4为实施例1中不同反应体系快速活化过硫酸盐氧化降解磺胺嘧啶的去除效果图；
[0027]图5为实施例1中磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂去除磺胺嘧啶和 TOC的效果图；
[0028]图6为实施例1中磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂去除不同水体中磺胺嘧啶的效果图；
[0029]图7为实施例1中磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂去除磺胺嘧啶重复使用5次的效果图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂，其特征在于：催化剂为磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂。2.如权利要求1所述的快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于：将硝酸银和铁酸铋前驱体加入水中混合溶解，逐滴滴加氢氧化钠溶液，搅拌均匀后加入黑磷量子点，搅拌；随后转至水热反应釜中进行合成，合成反应时间为60～600min，反应温度为150～200℃；反应结束后对合成物质进行洗涤，干燥，得到磁性银和黑磷量子点共修饰铁酸铋复合催化剂。3.根据权利要求2所述的快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于：其中，所述铁酸铋前驱体为硝酸铁和硝酸铋。4.根据权利要求2所述的快速活化过硫酸盐氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于：其中，硝酸铁、硝酸铋、硝酸银、氢氧化钠和黑磷量子点的用量比为4.04g∶2.425g∶(0.3374
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0.839g)∶(0.084
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0.1mol)∶(2
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5mg)。5.根据权利要求2所述的快速活化过硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，郑禾山，栗洪彬，吴亚楠，郑永杰，杨亚伦，荆涛，刘鑫然，林繁雪，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：