[發(fā)明專利]一種快速降解抗生素的方法

有效

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• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107285452B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陜紹云;何磊;賈慶明;蔣麗紅;王亞明
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J31/38;C02F101/30;C02F103/34
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本發(fā)明公開了一種快速降解抗生素的方法；該方法以MIL?101(Fe)/TiO₂復(fù)合材料作為催化劑，在常溫弱光源下即可極大催化活化過硫酸鹽，快速產(chǎn)生大量硫酸根自由基降解抗生素；該復(fù)合材料易于回收，可以多次重復(fù)使用后仍保持較好的活化效果，是一種綠色環(huán)保的環(huán)境友好型材料；而且該方法設(shè)備簡單，操作方便，節(jié)約能耗，催化時(shí)間短，對于霧霾嚴(yán)重光照不足的地區(qū)，在較弱的自然光下對于抗生素即可有極高的降解效果，在降解抗生素方面有著極大的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制藥廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于MIL-101(Fe)/TiO₂復(fù)合材料在弱光源下活化過硫酸鹽快速降解抗生素的方法。

背景技術(shù)

我國是抗生素使用大國，在治療疾病的同時(shí)也造成了水質(zhì)污染，江河之中的抗生素主要來源于制藥廢水、養(yǎng)殖業(yè)廢水和動(dòng)物糞便等，而抗生素在自然光下難于降解致使抗生素濃度不斷累積增加，抗生素的攝入會(huì)使得人和動(dòng)物產(chǎn)生抗藥性，產(chǎn)生超級細(xì)菌，影響人類和動(dòng)物的健康。

目前處理水體中抗生素的方法主要有：吸附、催化降解、膜分離和生物處理等方法。基于硫酸自由基（SO₄^-·）的高級氧化技術(shù)對于降解具有高效性，近年來受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，過硫酸鹽（S₂O₈^2-）可以被紫外光、熱、超聲或者過渡金屬等激活產(chǎn)生SO₄^-·。過渡金屬離子雖然較其他激活方式成本更為低廉，但是如果直接在水體中施加金屬離子，其具有一定毒性，又會(huì)產(chǎn)生二次污染且不能循環(huán)利用，因此人們更傾向于研究非均相催化劑來活化過硫酸鹽。而金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料作為非均相催化劑，由于其在水中的穩(wěn)定性，避免了對于水體的二次污染，又可以多次反復(fù)使用，是一種環(huán)境友好型新型材料，成為當(dāng)今國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料是把某種化學(xué)物質(zhì)負(fù)載到金屬有機(jī)骨架材料上，金屬有機(jī)骨架材料是通過有機(jī)配體和無機(jī)金屬離子結(jié)合構(gòu)成的有序網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金屬有機(jī)骨架材料在目前具有最高的比表面積，最低晶體密度以及可調(diào)節(jié)的孔尺寸和功能結(jié)構(gòu)，容易負(fù)載其他物質(zhì)而不改變自身結(jié)構(gòu)，而且金屬有機(jī)骨架材料含有大量的不飽和金屬位點(diǎn)，使其可以用作一些特殊應(yīng)用：吸附、分離、催化等。

光催化劑對于光源的強(qiáng)度具有極大的依賴性，弱光對于降解會(huì)降低其效率，對于一些抗生素污染嚴(yán)重地區(qū)，往往也長期具有嚴(yán)重的霧霾，光照不足，降解速率更慢，若提高降解速率又需要再施加光源產(chǎn)生能耗；高級氧化法雖然不依賴與光照強(qiáng)度，但是根據(jù)目前文獻(xiàn)報(bào)道的降解速率，半小時(shí)降解率在90%以下，耗時(shí)雖然較大部分光催化劑有明顯改觀，但是仍然不理想。本發(fā)明通過基于金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料MIL-101(Fe)/TiO₂活化過硫酸鹽，顯著提高降解效率，十分鐘即可達(dá)到93%的抗生素降解率，為抗生素處理提供了廣闊前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種快速降解抗生素的方法，該方法利用MIL-101(Fe)/TiO₂復(fù)合材料在弱光源下活化過硫酸鹽，產(chǎn)生大量氧化性的硫酸自由基，硫酸自由基進(jìn)一步氧化降解水體中抗生素；即在常溫、弱光源下，向含有抗生素的水體中加入過硫酸鹽作為氧化劑，同時(shí)采用金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料作為非均相催化劑，加入金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料高效活化過硫酸鹽快速產(chǎn)生硫酸根自由基，硫酸根自由基對水體中的有機(jī)污染物抗生素進(jìn)行降解，從而改善水質(zhì)。

所述金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料為MIL-101(Fe)/TiO₂。

所述金屬有機(jī)骨架復(fù)合材料MIL-101(Fe)/TiO₂的制備方法包括如下步驟：