[發明專利]一種基于可見光敏化多相光類芬頓體系高效治理廢水中抗生素的方法

在審

• 申請號: 202011354743.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112499818A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 胡鐘霆;邢文豪;王家德;王軍良;趙佳;趙峻;龔思燕;金子彥
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學;浙江工業大學紹興研究院;趙峻
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/34;C02F101/38;C02F103/34
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種基于可見光敏化多相光類芬頓體系高效治理廢水中抗生素的方法，過程為：含抗生素的廢水中加入催化劑，加酸調節pH至弱酸狀態后，于黑暗條件下吸附平衡，隨后加入雙氧水，于可見光照射條件下進行多相光類芬頓催化反應，反應結束后，離心分離回收催化劑，即得治理后的廢水；催化劑為具備納米晶自組裝規則團簇結構的鉍鐵氧體納米催化劑，催化劑中的Bi與Fe的摩爾比為1:1~3；廢水中的抗生素為喹諾酮類抗生素、磺胺類抗生素和四環素類抗生素中的至少一種。相比酸性（pH≈3）條件下方可工作的傳統芬頓體系，本發明催化劑在弱酸（pH≥4.5）水體便可有效激活雙氧水分子釋放大量羥基自由基用于廢水處理中抗生素的治理，將其有效降解。

技術領域

本發明涉及水/土體系中抗生素治理技術領域，具體一種基于可見光敏化多相光類芬頓體系高效治理廢水中抗生素的方法。

背景技術

近年來，由于人口的增長，消耗增加，全球環境的變化以及有害化學物質如工業化學品，制藥廢物和化妝品等的排放，水資源的污染和短缺變得越來越嚴重。其中，抗生素廢水是最難處理的一種廢水之一，抗生素分為喹諾酮類、咪唑類、四環素類、磺胺類以及內酯環類等，其中喹諾酮類（如環丙沙星CiFX、左氧氟沙星LOX）、磺胺類（如磺胺甲惡唑SMX）和四環素類（如四環素TC）抗生素降解的難度較其他抗生素更大。因為這三類抗生素降解所需要的氧化勢更高，特別是磺胺類抗生素，很難被常規技術徹底降解，在水體中被檢出的頻率也相對較高，進入到水體的抗生素會造成土壤污染甚至對人類生存造成嚴重威脅。因此，維持和改善水質是人類必須面對的挑戰。而可見光敏化多相類芬頓體系可有效處理節奏復雜的、難降解的有機污染物，特別適合處理如抗生素廢水的一類高難度難降解有機廢水。已廣泛應用到水體的有機污染治理。

常規均相Fenton氧化是實現污染物降解和礦化的高級氧化工藝（AOPs）之一。活性氧（ROS）的產生和目標污染物的進一步降解是在酸性條件下（pH≈3），可溶性亞鐵鹽和H₂O₂的反應進行的。但存在費用高、后處理難等問題，主要在之處理前后pH調節、鐵泥后處理量大、催化劑無法回收和再利用等缺點；對于復雜的工業廢水和高濃度廢水需要大量的Fe²⁺和H₂O₂。多相類Fenton催化劑體系被報道為有前途的替代方法，在近中性pH值下有望得到應用，尤其是鐵基催化劑，因鐵元素在環境中儲量豐富和環境友好。其中光芬頓將外部能量（紫外線，可見光）引入多相類芬頓體系中，催化劑吸收光能產生的光生電子不僅可以與雙氧水直接作用同時可將催化劑中Fe³⁺形態再生為Fe²⁺形態，來生成更多HO^·。

以Fe₂O₃、Fe₃O₄為代表的鐵基催化劑被廣泛研究用于多相類芬頓的催化劑，但其對有機污染物的催化降解效率不高。在引入光照后因其量子效應低，也未能得到理想的催化降解效率。鐵氧體（Fe_xM_yO_z, M = Mn, Co, Cu, La, Pm等）因其內部金屬原子耦合作用被證實可有效增強催化活性，同時具備高穩定性和多功能化，逐漸在環境污染治理領域引起廣泛關注。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種基于可見光敏化多相光類芬頓體系高效治理廢水中抗生素的方法。

所述的一種基于可見光敏化多相光類芬頓體系高效治理廢水中抗生素的方法，其特征在于含抗生素的廢水中加入催化劑，加酸調節pH至弱酸狀態后，于黑暗條件下吸附平衡，隨后加入雙氧水，于可見光照射條件下進行多相光類芬頓催化反應，反應結束后，離心分離回收催化劑，即得治理后的廢水；其中，所述催化劑為具備納米晶自組裝規則團簇結構的鉍鐵氧體納米催化劑，所述鉍鐵氧體納米催化劑中的Bi與Fe的摩爾比為1 : 1~3；所述廢水中的抗生素為喹諾酮類抗生素、磺胺類抗生素和四環素類抗生素中的至少一種。