[發明專利]一種降解抗生素廢水的混合金屬納米磁性臭氧催化劑及應用

有效

• 申請號: 202110017922.3
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112808278B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 戴啟洲;范思綺
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/00;B01J35/02;B01J37/10;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/38;C02F101/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種降解抗生素廢水的混合金屬納米磁性臭氧催化劑及應用，屬于催化臭氧化和廢水處理技術領域。本發明的納米磁性臭氧催化劑以鐵鹽、鎳鹽和錳鹽為金屬源，雙氧水為氧化劑，采用水熱合成法，并高溫煅燒而得。本發明所制備的催化劑是納米片狀層疊結構，具有較大的比表面積和較小的晶粒尺寸等特點。本發明制備過程簡單，在催化臭氧氧化體系中對三種抗生素類污染物和COD都有較高的去除率，且該催化劑的金屬離子浸出濃度較低，穩定性高，可以多次重復利用而不影響其催化活性，具有一定的應用前景。

技術領域

本發明屬于催化臭氧化和廢水處理技術領域，尤其是涉及一種能有效降解抗生素廢水的混合金屬納米磁性臭氧催化劑及應用。

背景技術

如今，人一生病就得吃藥，不生病也得買藥備著，藥物已經成為人類生活出行必備物品。盡管，藥物對恢復健康的作用眾所周知，但由醫藥等行業排放的一系列高濃度抗生素類藥物廢水卻越來越成為環境污染的一部分重要來源?？股厮幬锎笾驴梢苑譃猷Z酮類、大環內酯類、β內酰胺類等，屬于難降解有機物，可生化性較差，難以采用常規的處理手段進行處理或降解，不合理的處置方式和抗生素的濫用會對環境造成危害，對人類生存環境構成威脅。那么，開展此類廢水的有效降解研究及應用已成為目前環境工作者的難點和重點之一。

高級氧化工藝由于其操作簡單且效果顯著而得到廣泛關注，是目前的研究應用熱點，被普遍認為是用于處理含有抗生素類藥物廢水的有效技術手段之一。根據反應類型和條件不同，高級氧化技術主要可以分為化學氧化、電化學氧化、臭氧氧化、光化學氧化、濕式氧化以及超聲氧化等。它能有效且方便的應用于處理各類難降解有機物，將大分子有機物完全礦化或分解，且不易產生二次污染。由于高氧化活性，高級氧化工藝中的臭氧化技術已被廣泛用作預處理或后處理技術的轉化水處理，在水污染控制方面具有較好的應用優勢。

臭氧化技術主要是通過抗生素類有機物質與臭氧的直接反應，以及在堿性中借助產生的·OH氧化污染物而得以實現。某些有機污染物與臭氧的直接反應是具有選擇性，而·OH則是具有更強氧化能力的非選擇性氧化劑。而催化臭氧氧化技術則是在此基礎上添加催化劑，借助它的催化活性來改善臭氧在水溶液中的不穩定性和利用率低等不足，產生更多的·OH，可以無選擇性地對這些有機污染物上的部分基團進行取代、斷鍵，快速氧化有機物質并產生含氧產物，最終轉化為二氧化碳或其他低分子有機物，從而達到高效降解礦化抗生素類藥物的結果，常被人們稱作是“環境友好型”工藝，在環境領域具有潛在的應用價值。

目前的催化臭氧氧化技術中的均相催化臭氧氧化存在催化劑難以回收利用和存在二次污染等的局限性。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提供了一種降解抗生素廢水的混合金屬納米磁性臭氧催化劑及應用。本發明所制備的臭氧催化劑是納米層狀結構，具有較高的比表面積和催化活性，其制備方法簡單，易于分離回收，且該催化劑的金屬離子浸出濃度較低，穩定性高，可以多次重復利用而不影響其催化活性，在含抗生素類廢水處理中具有一定的應用價值。

本發明的目的是通過以下技術方法得以實現的：一種降解抗生素廢水的混合金屬納米磁性臭氧催化劑，所述混合金屬納米磁性臭氧催化劑通過以下方法制備得到：

(1)將鐵鹽、鎳鹽、錳鹽按照摩爾比為9:5:3～11:7:5溶解于水中，使得水中鐵、鎳、錳離子總量為0.95～1.05mmol，加入硝酸鈉使得所述硝酸鈉濃度為0.05～0.15mol/L，隨后加入0.98～1.02mL質量分數為30％的H₂O₂，并在室溫下攪拌均勻，用濃度為400mg/L的NaOH溶液調節pH至7～9，得到混合溶液；

(2)將步驟(1)得到的混合溶液轉移至反應釜中，在115～125℃下反應15.5～16.5h，得到懸浮液；

(3)將步驟(2)得到的懸浮液用無水乙醇洗滌2～4次，并進行離心分離，離心的轉速為6000～10000rpm/min，時間為5～10min，保留沉淀物；