[發明專利]一種光催化降解水體中抗生素的方法

有效

• 申請號: 201910520175.8
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110217850B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王侯;張荊晶;袁興中;蔣龍波
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/30;B01J27/24;C02F101/30
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 向群

本發明“一種光催化降解水體中抗生素的方法”，屬于抗生素廢水光催化處理領域。所述方法包括：將光催化劑添加到含有抗生素的待處理水樣中；所述光催化劑為一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料；所述氮化碳骨架為多孔結構。本發明方法能高效光催化降解廢水中的抗生素，具有操作方便、設備簡單、污染物去除效率高等優點，是一種可以被廣泛采用并有很高應用價值的廢水處理方法。

技術領域

本發明屬于抗生素廢水光催化處理領域，具體涉及一種光催化降解水體中抗生素的方法。

背景技術

隨著工農業的發展，大量的抗生素廢水排放至水環境中，這些廢水在污染水環境的同時也嚴重危害人類健康。世界衛生組織的數據表明，世界上超過40％的人口面臨缺水問題。人口的快速增長以及經濟的迅猛發展使得人類對對水資源的需求日益增加。水污染的治理問題也是世界性的難題。其中，抗生素廢水作為難降解廢水，一直是研究的熱點。傳統處理工藝普遍存在成本高、反應慢、易造成二次污染、低濃度廢水處理難等缺點，其中，光催化降解技術具有易操作、低成本、高效率、不產生二次污染的優點，在降解污染物方面極具潛力。

氮化碳(g-C₃N₄)是一種具有可見光響應的光催化材料，自其問世就受到人們的廣泛關注。由于氮化碳具有優異的化學穩定性和獨特的電子能帶結構，而且還具有無毒、不含金屬組分和對可見光響應等優點，它被廣泛地應用于光催化過程，如光催化水裂解、選擇性光有機合成以及空氣或水中有機污染物的消除等方面。但是純氮化碳的能隙約為2.7eV，只能利用460nm以下的太陽光，且聚合產物為密實塊體顆粒，存在比表面積低、光生載流子分離能力較弱、光催化活性差等問題，限制了材料的應用范圍。并且目前大多數的研究僅限于對材料的設計，未能考慮到在實際應用中各項水質因素的影響。因此，制備一種操作方便、步驟簡單、產量高、性能好的的氮化碳基礎材料，以及研究實際廢水中各項水質因素對材料光催化效率的影響，這對于光催化技術應用于實際廢水中抗生素的降解具有重要的意義，也是迫切需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足及需求，提供了一種利用一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料光催化降解水體中抗生素的方法，不僅處理工藝簡單、操作方便、成本低，而且去除效果好、重復利用率高、清潔無污染，是一種可以被廣泛采用、能夠高效去除水體中抗生素的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種光催化降解水體中抗生素的方法，其特征在于，包括：將光催化劑添加到含有抗生素的待處理水樣中；所述光催化劑為一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料，且為多孔結構。

所述一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料為氧化亞銅負載和一價銅離子摻雜的氮化碳骨架；所述一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料的比表面積為57.4m²g^-1。

氮化碳骨架不僅為一價銅離子提供摻雜位點，也為氧化亞銅提供負載平臺。摻雜的含義是：一價銅離子與氮化碳本體里面的有機氮原子成鍵，可達到改善氮化碳材料的光學性能的目的。銅離子的摻雜可使氮化碳骨架材料發生“摻雜效應”，即，當氮化物中摻入另一種價態不同的陽離子時，由于陽離子之間的相互作用和電荷重新分布，使氮化物中的離子缺陷濃度和電子缺陷濃度發生變化。而本發明一價銅離子的摻雜會在氮化碳半導體的禁帶中引入一些雜質能級，使氮化碳半導體能對較長波長的光子產生響應，拓寬了對光的利用區域，并且銅離子的摻雜會增強光生載流子的分離效率，從而增強了光催化性能。

所述一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料中的一價銅離子的存在形式為與有機氮原子鍵合的摻雜型一價銅離子與晶體氧化亞銅。

所述的方法還包括：將添加了光催化劑的待處理水樣在暗處攪拌達到吸附平衡后在模擬日光條件下進行光催化反應。

所述一價銅離子修飾的氮化碳骨架材料與所述含有抗生素的待處理水樣的質量體積比為0.8g∶1L。