[發明專利]磁性有序介孔鐵酸鎳催化臭氧化去除水中抗腫瘤藥的方法

有效

• 申請號: 201610126608.8
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105776498B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 鄧靖;倪永炯;馬曉雁;馮善方;盧遇安;葛永建;程永清
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;B01J20/02;B01J20/30;B01J20/28;B01J23/755
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 馮年群

本發明公開了一種利用磁性有序介孔鐵酸鎳催化臭氧化去除水中抗腫瘤藥的方法，操作步驟如下：（1）制備磁性有序介孔鐵酸鎳；（2）配制一定濃度含抗腫瘤藥的溶液；（3）投加磁性有序介孔鐵酸鎳，混合攪拌一定時間以達到吸附平衡；（4）通過砂芯曝氣頭通入臭氧；（5）通過外加磁場分離磁性有序介孔鐵酸鎳，即可完成一種利用磁性有序介孔鐵酸鎳催化臭氧化高效去除水中抗腫瘤藥的方法。本發明的磁性有序介孔鐵酸鎳不僅對臭氧有極強的催化性能（抗腫瘤藥的去除率高于95%），而且具備操作簡單、催化劑可回收、鎳離子溶出濃度低等優點，適用于水中各種難降解有機污染物的高效去除。

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種利用磁性有序介孔鐵酸鎳催化臭氧化高效去除水中抗腫瘤藥的方法。

背景技術

隨著環境污染和人口老齡化的加劇，癌癥發病率逐年提高。世界衛生組織預測，2020年全球癌癥發病率將增加50%，每年將增加1500萬人。作為癌癥治療的主要手段之一，抗腫瘤藥在藥物治療中得到廣泛使用。抗腫瘤藥可通過人體排泄、生產和醫院使用過程廢棄等不同途徑進入水環境。目前，已在全球范圍內的地表水中檢出痕量抗腫瘤藥。雖然地表水中抗腫瘤藥的檢出濃度低于毒性濃度閾值，但其殘留時間長，不易降解，有蓄積性和遷移性，在低濃度下即會產生致畸、致癌和致突變等健康危害。此外，大多數抗腫瘤藥具有遺傳毒性、細胞毒性和生殖毒性。自來水廠常規給水處理工藝“混凝-沉淀-過濾-消毒”以及傳統的飲用水深度處理技術如吸附、臭氧氧化和膜分離對大多數抗腫瘤藥的去除效果并不理想。因此，亟需尋求高效、經濟的控制方法解決水環境中抗腫瘤藥的污染問題。

非均相催化臭氧氧化技術是具有應用前景的難降解有機污染物氧化去除熱點技術，以固體材料作為催化劑，促進臭氧在水中分解產生高氧化活性的羥基自由基（?OH），以實現水中有機污染物的高效去除。作為新興磁性材料，尖晶石型鐵氧體MFe₂O₄（M=Mn²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺和Cu²⁺等）在非均相催化臭氧領域受到研究者們的青睞。尖晶石型鐵氧體對臭氧的催化性能與M位過渡金屬離子的活性以及催化劑表面羥基的數量密切相關。此外，反應溶液中O^2-/O₂以及催化劑表面M²⁺/M³⁺的轉化平衡確保了?OH持續高效產生。雖然尖晶石型鐵氧體在使用過程中表現出良好的穩定性和回用性，但是該催化劑比表面積小（通常低于10 m²·g^-1），且在溶液中嚴重的顆粒團聚進一步減少與有機污染物的接觸機會，降低了催化效率。因此，研制更為高效、穩定的非均相臭氧催化劑成為水處理中具有工程應用價值的課題。

近年來，有序介孔金屬氧化物在催化領域受到廣泛的關注。有序介孔金屬氧化物具備極高的比表面積和豐富的三維孔道結構，能夠在催化劑表面形成晶格缺陷和氧空位，從而產生大量的表面活性氧。此外，高比表面積為有機污染物提供了大量活性點位，有利于有機污染物吸附在催化劑表面，進而被產生的活性物種所氧化；規整有序的開放性孔道、尺寸可調的孔徑為催化反應提供了物質傳輸的路徑，有利于有機污染物及其氧化產物的擴散。然而，在有序介孔金屬氧化物應用的過程中存在回收操作繁瑣、成本高等問題，限制了它們進一步應用。如能制備有序介孔鐵氧體，則可以保證催化劑方便回收的同時，解決尖晶石型鐵氧體低比表面積和顆粒團聚等問題，開發其對臭氧更為高效的催化活性，這在控制水中難降解有機污染物、保障水環境安全的研究領域將是一個全新的嘗試和突破。

發明內容

本發明的目的在于解決現有尖晶石型鐵酸鎳在催化臭氧化過程中催化效率偏低的問題，開發一種利用磁性有序介孔鐵酸鎳催化臭氧化高效去除水中高毒性、難降解抗腫瘤藥的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

利用磁性有序介孔鐵酸鎳催化臭氧化去除水中抗腫瘤藥的方法，所述方法按以下步驟進行：

（1）制備磁性有序介孔鐵酸鎳：