[發(fā)明專利]利用硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化劑去除水體中抗生素的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811106908.5
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109046388B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴萃;張明明;李必勝;黃丹蓮;曾光明;許飄;黃芳龍;柳詩語;李敏芳;何江凡;張玉錦
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C02F1/30;C02F103/34
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發(fā)明公開了一種利用硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化劑去除水體中抗生素的方法，該方法采用硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化劑對水體中的抗生素進行處理，其中硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化劑包括硫化銅和釩酸鉍，硫化銅附著在釩酸鉍上。本發(fā)明方法能在常溫常壓下進行，能夠?qū)⒖股兀ㄈ绛h(huán)丙沙星）礦化為水和二氧化碳，且能夠有效進行固液分離，無二次污染，不僅具有操作簡單、無需大型設(shè)備、成本低廉等優(yōu)點，而且還具有應用范圍廣、處理效率高、處理效果好、重復利用性強、環(huán)境友好，能夠高效降解水體中的抗生素，有著很好的應用價值和應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境污染物的高級氧化處理領(lǐng)域，涉及一種去除水體中抗生素的方法，具體涉及一種利用硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化材料去除水體中抗生素的方法。

背景技術(shù)

隨著醫(yī)藥學的不斷發(fā)展以及人們對藥物等醫(yī)學用品需求的增加，越來越多的制藥廠應運而生。在所生產(chǎn)的藥物中，抗生素被廣泛用來治療細菌感染，但在它的生產(chǎn)過程中，由于工廠對所排放的含抗生素的廢水管理不當，使得廢水排入河流湖泊，再通過污染物在水環(huán)境中蓄積作用，對水生生物造成危害。如，環(huán)丙沙星是一種典型的抗生素類型的難降解污染物。雖然自然界廢水水體中環(huán)丙沙星濃度較低，但是如果把含有環(huán)丙沙星的有機廢水排入江河、湖泊和海洋會嚴重污染水體，會對水體中的微生物產(chǎn)生毒性作用，進而使微生物死亡。除此之外，環(huán)丙沙星穩(wěn)定性極高，很難實現(xiàn)對環(huán)丙沙星的自然降解，嚴重危害了人體健康。

針對當前水體中抗生素的污染現(xiàn)狀，許多方法被應用到去除水體中的抗生素，包括微生物降解、光芬頓氧化以及生物炭吸附，但是這些方法都存在一些弊端，例如工藝操作復雜、二次污染、成本高，并且在采用微生物方法降解環(huán)丙沙星時，環(huán)丙沙星還會抑制細菌的生長。因此，尋找能夠高效降解抗生素且綠色環(huán)保的處理方法是當今社會面臨的一大難題。

光催化技術(shù)作為近年來發(fā)展迅速的高級氧化法的一種，它是利用自然界的太陽能轉(zhuǎn)化為化學能對污染物進一步降解，屬于傳統(tǒng)化學方法的強化。采用光催化技術(shù)降解機污染物的原理在于半導體光催化材料可以吸收太陽光，當吸收的能量大于其禁帶寬度時，就會產(chǎn)生光生電子-空穴對，通過電子-空穴的還原性和氧化性與氧氣或水/氫氧根反應，產(chǎn)生超氧自由基或者羥基自由基，再利用產(chǎn)生的活性基團與吸附在催化劑表面的污染物進行反應，將難降解有機污染物降解為小分子物質(zhì)，最后將其礦化為水和二氧化碳。光催化技術(shù)具有在常溫常壓下進行、降解效率高、氧化性強、無二次污染等優(yōu)點，且光催化技術(shù)的核心是光催化劑，然而現(xiàn)有光催化劑中存在可見光響應范圍窄、光生電子-空穴復合速率快、光催化活性不足等缺點，如硫化鎘與釩酸鉍的復合材料存在可見光吸收范圍窄、載流子復合效率高、光催化活性不足等問題；如硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)制備過程還存在以下問題：在復合材料制備過程中，釩酸鉍的用量過多或過少均會對復合材料的光催化性能產(chǎn)生嚴重影響；在復合材料制備過程中，若制備硫化銅的方法和所采用的原料不同，會嚴重影響硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)的形成，導致硫化銅無光催化活性，進而使得硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)無法形成，造成上述問題的原因可能是不同制備方法對反應條件和原料的要求不同，而不同反應條件和原料對于硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)的形成具有重要影響，如不同的銅鹽、鉍鹽或硫代硫酸鹽可能會改變體系的pH值等條件，導致不能形成硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)催化劑；常規(guī)條件較為苛刻，對溫度需嚴格要求，導致成本增加。上述問題的存在，嚴重限制了光催化技術(shù)的實際應用范圍。另外，現(xiàn)有采用光催化技術(shù)去除水體中的抗生素（如環(huán)丙沙星）時仍然存在以下難題：（1）隨著光照時間的延長，光催化劑的壽命會不斷減弱，從而去除率會有所下降；（2）在水體中含有無機鹽離子時，這些無機鹽離子可能會對環(huán)丙沙星的降解產(chǎn)生一定的影響。因此，獲得一種操作簡單、處理成本低、應用范圍廣、處理效率高、處理效果好、重復利用性強、環(huán)境友好的能夠有效去除水體中的抗生素的方法具有十分重要的實際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡單、處理成本低、應用范圍廣、處理效率高、處理效果好、重復利用性強、環(huán)境友好的利用硫化銅/釩酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化劑去除水體中抗生素的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：