[發明專利]MIL-101(Fe/Co)衍生磁性鐵酸鈷催化降解水中氯霉素的方法及應用

有效

• 申請號: 202010971924.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112121798B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 付明來;楊柳茜
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所;中國科學院大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;C02F1/72;C02F101/38
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本發明公開了一種MIL?101(Fe/Co)衍生磁性鐵酸鈷(CoFe₂O₄)催化降解水中氯霉素的方法及其應用。該方法包括：(1)在不同合成條件下制備磁性CoFe₂O₄材料；(2)配制濃度為5～100mg/L氯霉素目標溶液，并將其pH調為3～9；(3)分別向氯霉素目標液中加入一定量的磁性CoFe₂O₄材料和過一硫酸氫鉀(PMS)，并置于室溫下反應。本發明首次發現用MIL?101(Fe/Co)衍生出的磁性CoFe₂O₄比市面上的磁性CoFe₂O₄催化降解水中氯霉素的效果更好，且在pH值變化較大的反應條件下也能維持較高的去除率(均為100％)。本發明過程易于操作、工藝簡單且對設備要求不高；所使用磁性CoFe₂O₄催化材料易于再生和重復利用。本發明可廣泛用于水環境中新興污染物的去除，具有廣闊的市場應用前景。

技術領域

本發明屬于環境功能材料和水污染控制技術領域，涉及一種MIL-101(Fe/Co)衍生磁性CoFe₂O₄催化降解水中氯霉素的方法及其應用。

背景技術

近年來，藥品及個人護膚品(PPCPs)作為環境污染中一類新型污染物引起人們的普遍關注。PPCPs已在底泥、污水、地下水和地表水及飲用水中廣泛檢出，且我國水體中含有112種以上PPCPs污染物。氯霉素是一種人們廣泛使用的抗生素，研究表明：氯霉素長期暴露于環境中通過食物鏈累積，給人體身體健康造成了潛在的危害，因此，有必要研究去除環境中氯霉素的處理技術。目前，處理環境中氯霉素的方法主要包括吸附法、生物降解法和常規化學法，這些方法或多或少都存在未將污染物真正去除、需要進行二次處理等問題使其使用過程中被限制。高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes,AOPs)由于處理效率高，易于操作等優勢被視為具有市場開發潛力的降解環境中PPCPs類污染物的技術。

以羥基自由基(^·OH)為氧化劑來處理難降解有機污染物的技術是20世紀80年代發展起來的一種AOPs，^·OH具有氧化能力強(1.8～2.6V)、選擇性小、反應速率快(10⁶～10⁸M^-1·s^-1)，親電性高，反應條件溫和、無需高溫高壓和易于操作的特點而被廣泛用于水中污染物的降解，而以^·OH基為主的高級氧化技術存在一些缺陷，例如操作過程對pH依賴較強；產生大量鐵泥需要二次回收；H₂O₂由于本身的不穩定性使得其不方便儲存和運輸等。而基于硫酸根自由基(SO₄^·-)為主要活性基團來降解有機物的過程是近年來發展起來的一種新型高級氧化技術，SO₄^·-主要是通過電子轉移、氫提取和加成三種過程與有機污染反應而將其降解。相對于^·OH基為主的高級氧化技術，SO₄^·-基為主的高級氧化技術的優勢在于：(1)較寬的操作范圍(pH2～9)；(2)具有更強的氧化能力(2.5～3.1V)和更快的反應速率(10⁸～10⁹M^-1·s^-1)，可以有效降解有機污染物；(3)具有較長的半衰期(30～40μs)；(4)SO₄^·-在陰離子緩沖溶液中均能維持較高的降解效能。此外，相對H₂O₂而言，產生SO₄^·-的過一硫酸氫鉀(PMS)和過硫酸鉀(PS)易于運輸和存儲。