[發明專利]一種生物炭基負載型多酸催化劑及應用

有效

• 申請號: 202210329180.2
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN115254160B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 段喜鑫;祝麗鶴;時君友;韓永蔚
• 申請（專利權）人: 北華大學
• 主分類號: B01J27/19
• 分類號: B01J27/19;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京博海嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 16007
• 代理人: 郝彥東

本發明涉及多酸催化劑技術領域，具體為一種生物炭基負載型多酸催化劑及應用。按質量比分別稱取生物炭和多酸化合物Cosubgt;2/subgt;PMosubgt;11/subgt;VOsubgt;40/subgt;；把多酸化合物Cosubgt;2/subgt;PMosubgt;11/subgt;VOsubgt;40/subgt;倒入燒杯中，加入水，攪拌溶解，然后將多酸化合物溶液逐滴滴加到生物炭粉末中，邊滴加邊攪拌，在50℃的水浴中攪拌6h，烘箱烘干，即得到一種多酸負載型催化劑。本發明得到的生物炭基負載型多酸催化劑是一種無毒、無污染的綠色環保型催化劑，可以快速且高效的降解水中的抗生素，作為非均相反應催化劑，易于從反應體系分離，可重復使用降低催化劑使用成本。

技術領域

本發明涉及多酸催化劑技術領域，具體為一種生物炭基負載型多酸催化劑，同時本發明還涉及這種催化劑在降解水中抗生素方面的應用。

背景技術

抗生素是由各種微生物產生或人工合成的一種能夠殺滅或抑制其他微生物的物質，如諾氟沙星，甲硝唑等。抗生素被廣泛用于預防和治療人類的傳染病，以及人為活動等，在畜牧養殖和水產養殖中起到促進生長的作用。然而目前抗生素的過度使用造成的水體污染已成為全球化問題，世界不同地域的地表水、地下水、生活污水和飲用水中，均檢測出抗生素的存在。而水生環境中這種污染主要來自抗生素制造商、大型動物養殖業和醫療廢水?？股剡M入水體后，成為水生環境中的持久性污染物，最長的半衰期可達1800天。

面對嚴重的抗生素污染，大部分污水處理廠使用的“混凝沉淀—過濾—消毒”的傳統水處理工藝對抗生素的降解效果并不理想。且常規消毒工藝在處理抗生素過程中會產生消毒副產物，這些殘留在飲用水中的痕量抗生素及消毒副產物會對人體健康產生不利影響。

目前高級氧化工藝是降解抗生素的主要方法，近年來常用的方法有臭氧化，Fenton氧化，電化學氧化和活化過硫酸鹽氧化等，其中臭氧化方法需將臭氧由氣相傳遞到液相，傳質效率低，其設備和維護費用較高、能源消耗大；Fenton氧化法局限于酸性條件，當溶液的pH較高時，直接影響Fe²⁺/Fe³⁺配合物的形態，溶液易生成大量的鐵泥沉淀，增加后續處理難度；電化學氧化存在電極材料的限制、電流效率低、建設成本和運營成本高等問題；而活化過硫酸鹽氧化法可以通過過硫酸鹽的-O-O-鍵斷裂，產生具有更強氧化性的硫酸根自由基(SO^4-·),從而實現對污染物的降解，但降解的時間較長，降解速率慢。因此開發快速、高效降解抗生素的方法是該領域的研究熱點。

近年來，利用過渡金屬和生物炭活化過硫酸鹽降解水中抗生素的方法比較普遍，但存在降解時間較長，降解速率慢并且降解不徹底的問題。生物炭基負載型多酸催化劑在保留過渡金屬與生物炭降解抗生素優點的基礎上，利用多酸較強的氧化性，使得反應體系產生更多自由基，大大縮短了降解時間，提高了降解效率，在一定時間內達到完全降解。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種生物炭基負載型多酸催化劑和用途。

為實現這一目的，通過以下技術方案予以實施。

一種生物炭基負載型多酸催化劑，其特征在于，所述生物炭基負載型多酸催化劑是具有氧化性的多酸化合物；所述的具有氧化性的多酸化合物的通式為：

xCo₂PMo₁₁VO₄₀/C，x＝0.1-0.4，x為Co₂PMo₁₁VO₄₀與生物炭的質量比。

所述的催化劑由以下方法制備得到：

(1)將玉米秸稈與水的混合物置于聚四氟乙烯高壓反應釜中水熱反應得到水碳。