[發明專利]一種空心微球CoSX

有效

• 申請號: 202010880778.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112090415B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 武利園;李海燕;郭朋朋;李昂臻;陳開宇
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/02;C02F1/28;C02F1/72;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京眾元弘策知識產權代理事務所(普通合伙) 11462
• 代理人: 孫東風

本發明公開了一種空心微球CoSx的制備方法并增強Fe³⁺/PMS體系降解亞甲基藍的方法。本發明通過向Fe³⁺/PMS體系中投加催化劑空心微球CoSx，Fe³⁺在S^2?/S₂^2?的作用下原位生成Fe²⁺。Co³⁺/Co²⁺與Fe³⁺/Fe²⁺協同活化PMS，形成活性自由基，從而利用自由基氧化降解亞甲基藍。其中，CoSx材料相較于催化材料比表面積大、活性高、循環性好且結構穩定，具有廣泛的應用性；同時，CoSx和Fe³⁺投加量少，pH耐受范圍廣，具有良好的經濟和環境效益。實驗證明，該催化體系在最佳條件下可在15分鐘內將10mg/L的亞甲基藍全部降解，30mim內可實現對其它不同濃度的多種有機污染物([BPA]＝5mg/L、[TC]＝10mg/L、[RhB]＝10mg/L、[CIP]＝1mg/L)的有效去除。

技術領域

本發明涉及一種空心微球CoSx與Fe³⁺協同活化過一硫酸鹽(PMS)降解亞甲基藍的方法。

背景技術

隨著我國現代化技術的發展和人們生活水平的進步，人們對水質量的關注日益增強。藥物及個人護理品(PPCPs)是一類新型污染物，主要包括兩大類：一是藥物(包括消炎止痛藥、抗生素、抗菌藥、降血脂藥、激素、類固醇、抗癌藥、鎮靜劑、咖啡因等)；二是個人護理用品(包括香料、化妝品、遮光劑、染發劑、發膠、香皂、洗發水等)。近年來發現水體中已含有低濃度PPCPs類污染物，危及人類健康和生態環境。水體中PPCPs類污染物主要源于藥物的大量頻繁使用，人或動物的排泄、廢棄藥物的不合理處置，污水處理技術的不完善等。雖然水環境中的PPCPs類污染物濃度很低，但若長期存在于環境中，存在慢性毒性的潛在可能；易引發細菌耐藥性；在人體和動物體內時對非靶生物體會產生影響。

亞甲基藍(methylene blue，MB)屬于噻嗪類染料。在醫藥領域，最早用于治療細菌性痢疾，之后亞甲基藍也經常應用于治療癌癥、細菌和病毒感染以及中樞神經疾病等。在水產領域，亞甲基藍也被用于水產品養殖中，用來治療某些魚病或者作為消毒劑使用。在工業領域，亞甲基藍屬于染料類化合物，工業級亞甲基藍經常會用于棉、蠶絲、紙張等的染色，也可應用在竹木的著色和制造墨水、色淀等。另外，也常被用作細菌染色劑、指示劑等。在皮膚護理領域，亞甲基藍可以成為抗衰老化妝品中有前景的藥劑。由于藥物和化妝品的大量使用及不正當處理，已發現亞甲基藍對環境產生的了很大危害。

高級氧化技術通過外界能量(光、電、聲、磁、熱等)和氧化性物質持續輸入，產生具有強氧化性活性自由基來實現難降解有機物的分解和無機礦化，具有處理時間短、降解效率高、適用范圍廣等優點，頗具應用前景。基于硫酸根自由基的高級氧化技術，具有氧化能力高(2.5-3.1V)，pH適用范圍廣，半衰期長(30-40μs)、易操作等優點。然而，利用熱、超聲、紫外光、堿等活化氧化物方式需要大量能量的投入，采用過渡金屬離子能量投入較少，其中非均相過渡金屬離子活化過硫酸鹽耗能低、適用范圍廣；并避免了均相金屬離子活化中受pH條件限制、金屬離子用量大、易與其他有機物絡合、難以回收利用等問題。因此，合成高性能的催化材料，對基于硫酸根自由基的高級氧化技術應用至關重要。

Fe²⁺/PMS體系主要存在以下問題：Fe²⁺在空氣中的不穩定性，需要將其存儲在酸性溶液中；并且Fe²⁺轉化為Fe³⁺后難以再生。利用TAED(四乙酰乙二胺)催化固體氧化劑降解活性紅195，30min內可以達到很好的降解效果，但是pH耐受性差，限制實際應用；3D MoS₂/RGO復合氣凝膠光催化材料在可見光下降解15mg/L的羅丹明B染料廢水，3h的降解率為99.7％。目前存在的降解體系在處理廢水過程中潛在的二次污染、低效和操作不便限制了它們的實際使用。

發明內容