[發(fā)明專利]共存體系中低濃度17β-雌二醇的選擇性光電催化去除方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710325537.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN107162097B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙國(guó)華;朱穎婕;張亞男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/32
• 分類號(hào): C02F1/32;C02F1/461;B01J21/06;C02F101/34
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

本發(fā)明涉及一種共存體系中低濃度17β?雌二醇的選擇性光電催化去除方法，首先制備出具有擇形催化選擇性氧化廢水中內(nèi)分泌干擾物17β?雌二醇的光電陽極，然后在光照射并施加一定電位的偏壓條件下，對(duì)于化學(xué)需氧量COD為10～100mg/L的污水中含有低濃度17β?雌二醇進(jìn)行處理，該方法能實(shí)現(xiàn)選擇性光電化學(xué)氧化功能，優(yōu)先去除17β?雌二醇污染物，處理后水中17β?雌二醇濃度可低于15μg/L以下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能有效去除實(shí)際復(fù)雜水體系中的低濃度17β?雌二醇，無需進(jìn)行預(yù)處理和分離，直接通過光電氧化技術(shù)達(dá)到優(yōu)先氧化目標(biāo)污染物、深度凈化的目的，方法簡(jiǎn)單，選擇性和催化效率高，抗干擾能力強(qiáng)等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境雌激素降解技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種共存體系中低濃度17β-雌二醇的選擇性光電催化去除方法。

背景技術(shù)

環(huán)境雌激素種類繁多，廣泛存在于自然界中。其性質(zhì)穩(wěn)定不易被降解破壞，半衰期長(zhǎng)，在生態(tài)環(huán)境中通過食物鏈被富集。影響生物體的主要方式是通過污染的食品、空氣和水體，在ng/L-μg/L的痕量范圍內(nèi)依然可以干擾人類和動(dòng)植物的正常的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)源性雌激素又稱天然激素一般指雌二醇、雌酮和雌三醇，后兩者是前者的代謝產(chǎn)物，它們的活性比例是100：3：1。因此，17β-雌二醇(簡(jiǎn)稱為E2)是作用最強(qiáng)，最具生物效應(yīng)的一種內(nèi)分泌干擾物。

實(shí)際水體中污染物復(fù)雜多樣，其中容易被降解的污染物占99％，難降解污染物占1％。然而，正是由于這1％的難降解的污染物存在，傳統(tǒng)處理方法首先降解大量易降解的污染物，而那些難降解的污染物依然存在，降解后出水往往不盡如人意。傳統(tǒng)水處理方法因?yàn)槿狈μ禺愋远蟠蠼档土嗽谖⒘繚舛鹊奶幚硇剩驗(yàn)榇蠖鄶?shù)的吸附和氧化能力都浪費(fèi)在去除其他通常無害的污染物上。而若雌激素在水體中與已有的化學(xué)品混合，并在人體內(nèi)交互作用，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最后可能會(huì)合成出未知的副產(chǎn)物，使得毒性增加。因此，在共存體系中優(yōu)先去除E2是非常重要的。

光電化學(xué)方法由于具有簡(jiǎn)單，快速，高效，易于實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等特點(diǎn)，在分析檢測(cè)和降解中一直備受關(guān)注。而且采用TiO₂等氧化物半導(dǎo)體作為催化劑的光催化和光電催化氧化方法，近年來在能量轉(zhuǎn)化、環(huán)境污染物的降解處理中得到廣泛的研究。光、電催化氧化方法主要是通過在催化劑表面產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基將底物進(jìn)行氧化降解，盡管該方法具有快速高效、氧化降解徹底等優(yōu)點(diǎn)，但是光、電本身并沒有選擇性，很難實(shí)現(xiàn)混合體系中不同底物的選擇性光電催化氧化。因此，如何實(shí)現(xiàn)污染物的選擇性催化氧化是目前光電催化研究領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)同時(shí)也是難點(diǎn)。近年來眾多科學(xué)家們嘗試通過對(duì)催化劑表面進(jìn)行修飾或改性以攻克光電催化氧化技術(shù)缺乏選擇性這一難題，但是這些方法存在不夠穩(wěn)定，催化劑制備復(fù)雜，選擇性單一等問題，很難對(duì)復(fù)雜體系中的一個(gè)低濃度物質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，更無法實(shí)現(xiàn)選擇性催化降解。

在共存體系中對(duì)選擇性識(shí)別以及污染物氧化降解的還較少。Hg⁺、Ag⁺、Cu²⁺等金屬離子會(huì)抑制E2的生物降解。在天然有機(jī)物共存的情況下，生物活性炭和粒狀活性炭去除E2的效果，多組分共存情況下會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附和小孔堵塞，影響活性炭對(duì)E2的吸附，對(duì)生物活性炭而言，天然有機(jī)物的存在還會(huì)影響微生物對(duì)E2的降解。UV/H2O2體系中陰離子的存在對(duì)E2降解的影響，CO₃^2-和HCO₃^-會(huì)消除·OH，而NO₃^-會(huì)阻礙紫外光同H₂O₂的反應(yīng)，從而影響對(duì)E2的降解去除。隨著腐殖酸的濃度升高，E2的光降解也會(huì)被愈加抑制。因此，如何有效的去除E2一直是水體污染體系中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。中國(guó)專利201611147788.4公開了一種表面有機(jī)化蒙脫石/納米二氧化錳復(fù)合材料，該吸附劑材料是將生物質(zhì)和蒙脫石組裝在一起水熱碳化，再將納米二氧化錳負(fù)載到其表面。該專利的吸附劑材料制備過程比較簡(jiǎn)單，對(duì)水體中的有機(jī)物17β-雌二醇也有一定的去除能力，但是，在選擇性去除能力方面還有較大的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容