[發明專利]一種降解水體中抗生素的方法

有效

• 申請號: 201711189927.4
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107935101B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 王振洋;張鋮;張淑東;李年;劉翠
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/32;C02F1/72;C02F103/34
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種降解水體中抗生素的方法，其特征在于：設置光催化芯片，將光催化芯片加入到待處理水體中，通過光催化作用實現水體中抗生素的降解；其中，光催化芯片是在基底上、且垂直于基底表面生長有氧化鋅納米棒陣列，氧化鋅納米棒陣列中各氧化鋅納米棒的表面包覆有硫化鋅層，形成氧化鋅?硫化鋅復合納米棒陣列結構。本發明使用的光催化芯片不僅易于回收，還可以循環多次使用，對處理水環境中抗生素的污染具有明顯的消除作用。

技術領域

本發明涉及一種降解水體中抗生素的方法。

背景技術

抗生素是世界上生產和使用量最大的藥品，其能抑制或殺死細菌等病原體，因而在疾病預防和治療中發揮著重要的作用。1928年，英國微生物學家亞歷山大·弗萊明偶然發現霉菌可以抑制細菌的生長，并在隨后的研究中提取出了青霉素，揭開了抗生素類藥物使用的序幕。迄今為止，人們已經合成出了上百種抗生素類藥物，在人類和動物的疾病治療中都有重要作用。但是，過量使用抗生素也會對環境和人體健康造成嚴重威脅。環境水體中的殘留抗生素主要來源于生活污水、醫療廢水以及動物飼料和水產養殖廢水的排放。這些殘留的抗生素又會通過生物循環重新進入人體。因此，發展簡便、快捷、低成本的方式來消除抗生素污染具有很強的現實意義。

光催化降解是利用半導體材料在光照的作用下，消除有機污染物的一種環境修復技術。這種技術是基于半導體催化劑在光照射下產生電子(e)和空穴(h⁺)，產生的電子和空穴會與催化劑表面吸附的氧氣和水作用，進一步轉變為超氧負離子自由基或羥基自由基。這里產生的自由基有很強的氧化性，能夠將有機分子最終氧化為無害的二氧化碳和水，達到降解去除的目的。

氧化鋅是一種高效且無害的半導體光催化劑材料。為了進一步提高氧化鋅光催化性能，一種有效的辦法是構筑氧化鋅與其它半導體的復合材料。利用復合材料形成的界面來限制光生電子-空穴對的快速復合，從而達到提升降解性能的目的。

發明內容

結合光催化材料的特點和優勢，本發明提供了一種降解水體中抗生素的方法，旨在提高降解性能。

本發明為實現發明目的，采用如下技術方案：

本發明降解水體中抗生素的方法，其特點在于：設置光催化芯片，將所述光催化芯片加入到待處理水體中，以紫外燈、氙燈或汞燈作為光源照射所述光催化芯片，通過光催化作用實現水體中抗生素的降解；

所述光催化芯片是在基底上、且垂直于基底表面生長有氧化鋅納米棒陣列，所述氧化鋅納米棒陣列中各氧化鋅納米棒的表面包覆有硫化鋅層，形成氧化鋅-硫化鋅復合納米棒陣列結構。所述基底為硅片、玻璃片、鋅片或不銹鋼片。

具體的，在使用時，每1cm²的光催化芯片用于處理10mL、抗生素濃度為1～15mg/mL的水體；每1cm²的光催化芯片中氧化鋅-硫化鋅復合納米棒陣列結構的質量為0.5～5mg/cm²。

芯片的光催化降解效率與納米棒尺寸有直接關系，作為優選，氧化鋅-硫化鋅復合納米棒的直徑在50-250nm、長度在500-3000nm。更優選的，氧化鋅-硫化鋅復合納米棒的直徑為120nm、長度為1200nm。

可通過本發明降解的所述抗生素包括卡那霉素、慶大霉素、鏈霉素、亞胺培南、頭孢拉定、頭孢克洛、頭孢尼西、頭孢替安、頭孢唑肟、頭孢克肟、頭孢曲松、頭孢咪唑、頭孢克定、萬古霉素、阿齊霉素、克拉霉素、紅霉素、阿莫西林、青霉素、四環素、土霉素、氯霉素、呋喃唑酮、甲硝唑、環丙沙星、諾氟沙星、伊諾沙星、環丙沙星中的一種或幾種的任意混合。

具體的，所述光源的功率為≥50W。

本發明光催化芯片的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備氧化鋅納米棒陣列