[發明專利]一種ZnO-CeO2

在審

• 申請號: 202110354094.2
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113044932A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 鄒金龍;郝元坤;蔡莊
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;B01J23/10;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
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本發明采用溶劑熱?燒結法制備了ZnO?CeO₂/納米石墨催化劑，通過熱壓法制備了電極。結合結構表征，研究了該金屬氧化物復合電極降解抗生素廢水的電催化性能。結果表明，這種電極對諾氟沙星廢水有良好的降解效果，說明金屬氧化物改性的石墨電極在保持其良好導電性的同時，提高了電極氧化能力。過程包括：一、ZnO?CeO₂/納米石墨復合催化劑的制備；二、陰極電極的熱壓制備；三、ZnO?CeO₂/納米石墨陰極降解諾氟沙星廢水的工藝參數。使用本發明制備的陰極在外加電流密度為35mA·cm^?2時，對廢水中諾氟沙星的電催化降解效率可以達到92.6%。催化劑在多次重復使用后性能下降較小，催化穩定性好，電極制備工藝簡單，制作成本低廉，能有效降低降解工藝的能源消耗，做到了節能環保。

技術領域

本發明屬于電催化降解污染物領域，具體涉及一種ZnO-CeO₂/納米石墨陰極電催化降解抗生素廢水的方法；具有催化活性好、制備工藝簡單、安全環保等優點。

背景技術

抗生素是生物在生命活動過程中所產生的（或由人工半合成、全合成）。僅少量的抗生素便可有選擇地抑制或影響生物體的功能，因此，抗生素大量用于人和動物的疾病治療，并添加于動物飼料中促進其生長或替代部分營養物，是目前世界上使用最廣泛的藥物之一。目前抗生素主要分為兩大類，天然存在與人工合成。根據其化學結構及作用形式，現有的抗生素種類主要分為β-內酰胺類、大環內脂類、賴胺類、四環素類及氟喹諾酮類。而在各類抗生素中，氟喹諾酮類抗生素的作用與帶來的環境問題尤為受關注。

電催化是高級氧化技術（AOP）工藝中效率較高的方法之一，它具有適用范圍廣、高效性、多樣性、低成本、操作簡便等特點，并且能耗相對較低，是一種 “環境友好”型的綠色污水處理工藝。它能夠在溶液中和陽極表面同時產生強氧化劑（?OH），在陰極直接生成過氧化氫（間接生成?OH），無選擇性地氧化水中的絕大部分有機污染物。利用電化學技術降解抗生素廢水，還具有設備造價成本低、占地面積小、處理效率高、反應過程溫和等優點；因此，本發明開發新的電化學陰極材料，并探究該電極處理氟喹諾酮類抗生素廢水的效能。

本發明所述方法具體為：將適量納米石墨粉末浸漬到硝酸鈰與乙醇混合溶液中，經過充分攪拌后，再通過水熱法制成CeO₂/納米石墨材料；將得到的CeO₂/納米石墨催化劑浸漬到硝酸鋅與乙醇混合溶液中，經充分攪拌后烘干，通過高溫煅燒后得到ZnO-CeO₂/納米石墨催化劑；將得到的ZnO-CeO₂/納米石墨催化劑通過熱壓法制備成電極，而后應用于電催化降解廢水中的諾氟沙星，降解過程具體是：降解過程是在容積一定的電解槽中進行，通過動力泵保持廢水的流動狀態，并對降解的工藝參數進行優化。該電極結構與活性組分有利于提高電極的催化氧化活性與降解性能；組分間牢固的結合可以防止脫落，減少了催化材料的流失和廢棄污泥的產生，避免二次污染；同時，該催化劑可以重復使用，降低了處理成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用具有高催化活性的ZnO-CeO₂/納米石墨復合陰極來電催化降解抗生素廢水的方法。

本發明采用的技術方案是：

一種降解處理廢水中的諾氟沙星的方法，所述方法為：以ZnO-CeO₂/納米石墨為陰極，商用DSA（鈦涂釕）為陽極，采用恒電流電催化法降解廢水中的諾氟沙星；

所述恒電流電解法，通常恒電流設置為15~35mA/cm²，諾氟沙星廢水的濃度為10~20mg/L，硫酸鈉電解液濃度為0.1mol/L，極間距為3~5cm，廢水的pH范圍為3~6，電解時間為120分鐘；以上參數都可以進行優選。

本發明可以取得的有益效果如下：

1、本發明采用的電催化材料ZnO-CeO₂/納米石墨制備方法簡單、成本低廉、不會造成污染，且無毒副作用；