一种生物炭基负载型多酸催化剂及应用制造技术

本发明专利技术涉及多酸催化剂技术领域，具体为一种生物炭基负载型多酸催化剂及应用。按质量比分别称取生物炭和多酸化合物Co2PMo

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭基负载型多酸催化剂及应用


[0001]本专利技术涉及多酸催化剂
，具体为一种生物炭基负载型多酸催化剂， 同时本专利技术还涉及这种催化剂在降解水中抗生素方面的应用。

技术介绍

[0002]抗生素是由各种微生物产生或人工合成的一种能够杀灭或抑制其他微生物的物质，如诺氟沙星，甲硝唑等。抗生素被广泛用于预防和治疗人类的传染病，以及人为活动等，在畜牧养殖和水产养殖中起到促进生长的作用。然而目前抗生素的过度使用造成的水体污染已成为全球化问题，世界不同地域的地表水、地下水、生活污水和饮用水中，均检测出抗生素的存在。而水生环境中这种污染主要来自抗生素制造商、大型动物养殖业和医疗废水。抗生素进入水体后，成为水生环境中的持久性污染物，最长的半衰期可达1800天。
[0003]面对严重的抗生素污染，大部分污水处理厂使用的“混凝沉淀—过滤—消毒
”ꢀ
的传统水处理工艺对抗生素的降解效果并不理想。且常规消毒工艺在处理抗生素 过程中会产生消毒副产物，这些残留在饮用水中的痕量抗生素及消毒副产物会对 人体健康产生不利影响。
[0004]目前高级氧化工艺是降解抗生素的主要方法，近年来常用的方法有臭氧化， Fenton氧化，电化学氧化和活化过硫酸盐氧化等，其中臭氧化方法需将臭氧由气 相传递到液相，传质效率低，其设备和维护费用较高、能源消耗大；Fenton氧化 法局限于酸性条件，当溶液的pH较高时，直接影响Fe
2+
/Fe
3+
配合物的形态， 溶液易生成大量的铁泥沉淀，增加后续处理难度；电化学氧化存在电极材料的限 制、电流效率低、建设成本和运营成本高等问题；而活化过硫酸盐氧化法可以通 过过硫酸盐的
‑
O
‑
O
‑
键断裂，产生具有更强氧化性的硫酸根自由基(SO4‑
·
),从而 实现对污染物的降解，但降解的时间较长，降解速率慢。因此开发快速、高效降 解抗生素的方法是该领域的研究热点。
[0005]近年来，利用过渡金属和生物炭活化过硫酸盐降解水中抗生素的方法比较普 遍，但存在降解时间较长，降解速率慢并且降解不彻底的问题。生物炭基负载型 多酸催化剂在保留过渡金属与生物炭降解抗生素优点的基础上，利用多酸较强的 氧化性，使得反应体系产生更多自由基，大大缩短了降解时间，提高了降解效率， 在一定时间内达到完全降解。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供一种生物炭基负载型多酸催化剂和用途。
[0007]为实现这一目的，通过以下技术方案予以实施。
[0008]一种生物炭基负载型多酸催化剂，其特征在于，所述生物炭基负载型多酸催 化剂是具有氧化性的多酸化合物；所述的具有氧化性的多酸化合物的通式为：
[0009]xCo2PMo
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/C，x＝0.1
‑
0.4，x为Co2PMo
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与生物炭的质量比。
[0010]所述的催化剂由以下方法制备得到：
[0011](1)将玉米秸秆与水的混合物置于聚四氟乙烯高压反应釜中水热反应得到 水碳。
[0012](2)采用Na2C2O4作为制备多孔炭的活化剂，将水炭与Na2C2O4混合，然 后将混合物转移到瓷坩埚中，在N2氛围下，加热碳化。
[0013](3)所获得的样品用盐酸洗涤，以去除剩余的钠盐和其他灰烬，然后用蒸 馏水洗涤至中性，最后在烘箱中干燥过夜得到生物炭。
[0014](4)按化学计量比将Co(AC)2溶液逐滴滴加到H4PMo
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溶液中，搅拌 后置于烘箱中干燥，得到Co2PMo
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。
[0015](5)按质量比1：0.1～0.4分别称取生物炭和多酸化合物Co2PMo
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；把 多酸化合物Co2PMo
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倒入烧杯中，加入水，搅拌溶解，然后将多酸化合物 溶液逐滴滴加到生物炭粉末中，边滴加边搅拌，在50℃的水浴中搅拌6h，烘箱 烘干，即得到一种多酸负载型催化剂。
[0016]步骤(1)中，所述玉米秸秆与水的混合物中，玉米秸秆与水的质量比为3： 20；水热反应温度为240℃，反应时间为4h。
[0017]步骤(2)中，所述水炭与Na2C2O4的质量比为1:3；加热的速率为10℃/min， 加热至800℃碳化2h。
[0018]步骤(3)中，所述盐酸浓度为0.1mol/L，烘箱温度为105℃。
[0019]步骤(4)中，Co(AC)2溶液的浓度为0.6mol/L，H4PMo
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溶液的浓度为 0.3mol/L，搅拌时间为6h。
[0020]步骤(5)中，生物炭和多酸化合物Co2PMo
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的质量比为1：0.2，烘箱 温度为60℃。
[0021]用本专利技术提供的一种多酸负载型催化剂，活化过硫酸氢钾降解抗生素的方法 如下：将浓度为0.1g/L～0.5g/L的催化剂加入到10mg/L～20mg/L，100mL的抗 生素溶液中，加入0.17～1.0mM的过硫酸氢钾，反应时间5～30min，通过高效液 相色谱(HPLC)检测抗生素浓度的变化。
[0022]本专利技术得到的生物炭基负载型多酸催化剂是一种无毒、无污染的绿色环保型 催化剂，可以快速且高效的降解水中的抗生素，作为非均相反应催化剂，易于从 反应体系分离，可重复使用降低催化剂使用成本。
附图说明
[0023]图1分别为诺氟沙星，磺胺甲恶唑，盐酸四环素30min的去除率。
具体实施方式
[0024]实施例1
[0025]将3g玉米秸秆与20g水的混合物置于聚四氟乙烯高压反应釜中，温度240℃ 下，保持4h，得到水碳。采用Na2C2O4作为制备多孔炭的活化剂。首先将3g 水炭与9g Na2C2O4混合，然后将混合物转移到瓷坩埚中，在N2气氛下，以 10℃/min的加热速率升温到800℃碳化2h。所获得的样品用0.1mol/L的盐酸 洗涤，以去除剩余的钠盐和其他灰烬，然后用蒸馏水洗涤至中性，最后在105℃ 的烘箱中干燥过夜。将0.6mol/L的Co(AC)2溶液逐滴滴加到0.3mol/L的 H4PMo
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溶液中，搅拌6h后，置于烘箱中干燥，得到Co2PMo
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。 按质量比1：0.2分别称取生物炭和多酸化合物Co2PMo
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；把多酸化合物 Co2PMo
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倒入烧杯中，加入20mL
的水，搅拌溶解，然后将多酸化合物溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物炭基负载型多酸催化剂，其特征在于，所述生物炭基负载型多酸催化剂是具有氧化性的多酸化合物；所述的具有氧化性的多酸化合物的通式为：xCo2PMo
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/C，x＝0.1
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0.4，x为Co2PMo
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与生物炭的质量比。2.如权利要求1所述的一种生物炭基负载型多酸催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将玉米秸秆与水的混合物置于聚四氟乙烯高压反应釜中水热反应得到水碳；(2)采用Na2C2O4作为制备多孔炭的活化剂，将水炭与Na2C2O4混合，然后将混合物转移到瓷坩埚中，在N2氛围下，加热碳化；(3)所获得的样品用盐酸洗涤，以去除剩余的钠盐和其他灰烬，然后用蒸馏水洗涤至中性，最后在烘箱中干燥过夜得到生物炭；(4)按化学计量比将Co(AC)2溶液逐滴滴加到H4PMo
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溶液中，搅拌后置于烘箱中干燥，得到Co2PMo
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；(5)按质量比1：0.1～0.4分别称取生物炭和多酸化合物Co2PMo
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；把多酸化合物Co2PMo
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【专利技术属性】
技术研发人员：段喜鑫，祝丽鹤，时君友，韩永蔚，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：