一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法技术

本发明专利技术公开了一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，本发明专利技术针对环境水体中大量存在抗生素污染的问题，提供了一种光驱动光热多效协同催化降解高盐抗生素废水的新方法。该方法在特定条件下，将纳米TiO

【技术实现步骤摘要】
一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法
本专利技术涉及水处理
，具体涉及光催化降解废水
，特别涉及一种性能优良、反应条件温和的用于降解喹诺酮类抗生素废水的可见光催化剂降解废水的方法、该催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着工业、农业、城市以及经济的发展，人们的生活水平日益提高，环境问题日趋显著。生活生产所产生的大量有机污染物特别是抗生素，通过各种途径排放，河流、湖泊、海洋、地下水等水环境系统也遭受到了不同程度的影响与破坏。当抗生素长时间排入水体后会导致大量耐受致病菌的繁殖，环境中的抗药基因也会增加，从而会对生态平衡与人体健康造成威胁。喹诺酮类抗生素是一类合成抗生素，因具有广谱抗菌性、抗菌能力强、吸收效果好和价格低廉等优势被广泛使用。其代表产品有环丙沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、氧氟沙星、加替沙星和诺氟沙星等，该类药物常用于集约化禽畜和水产养殖业中，以治疗动物疾病、促进禽畜生长和抑制水产品真菌感染等。针对喹诺酮类抗生素的降解存在多个研究方向，其中，光降解是抗生素在自然环境中非常重要的降解途径，也是表层水体中喹诺酮类抗生素降解的主要途径，该类抗生素可以通过紫外和自然光光解，几乎不受生物降解的影响。因此，学习自然，模拟太阳光照对抗生素进行降解是一条可行且具有很大应用潜力的抗生素消除途径。光催化技术作为一种高级氧化技术，直接利用取之不尽用之不竭的太阳光作为光源，可以把水中的有机污染物完全矿化为CO2、H2O以及无机小分子，具有反应条件温和、操作简便、无毒无害、绿色环保和高效节能等优点。目前，有关喹诺酮类抗生素的光降解已有部分研究，如CN112499818A、CN111804336A等。但是传统的光催化剂如TiO2只能利用紫外光波段，对可见光不能响应，而太阳光中紫外光仅仅占5％，多数研究主要集中于制备和使用新型催化剂提高光催化降解效率方面，而对于不同地域环境因素对抗生素光降解影响的研究较少。此外，抑制催化剂在水相中的颗粒团聚，使其均匀分散在反应体系中也是提高催化剂效率的另一关键点。
技术实现思路
本专利技术提供一种采用新的可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，该方法将Au(金)负载于纳米二氧化钛制得光催化剂，使整体的光吸收波长扩展至可见光乃至近红外区域，可以更有效的利用太阳光；并且基于喹诺酮类抗生素热稳定性不好的特点，该方法还利用光热增强光催化效果，从而对废水中喹诺酮类抗生素实现了高效降解的目的，同时还兼顾了不同地域环境因子对降解效果的影响。基于此，本专利技术提供了一种操作流程简单、能耗成本较低、高效降解抗生素污染水体的新方法。本专利技术提供了一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法、该可见光催化剂及其制备方法，为未来工业化实现可见光催化降解抗生素提供可行的方法。本专利技术技术方案如下：一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，包括如下步骤：第一步、将纳米TiO2加入可溶性金前驱体溶液中，然后将得到的混合体系加入由水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系，在系统封闭状态下搅拌反应，然后将反应体系pH值调至9-11，之后滴加还原剂水溶液并继续搅拌，之后分离、洗涤、干燥，得到可见光催化剂；第二步、将所述可见光催化剂添加到含喹诺酮类抗生素的废水中，搅拌达到吸附平衡后，在光照条件下进行光催化反应，对废水中喹诺酮类抗生素进行降解。其中，可溶性金前驱体可以选择氯金酸，而还原剂可以选择硼氢化钠。在一优选的实施方式中，按照如下方法制备所述可见光催化剂：称取0.5-5g纳米TiO2加入100-500μl的0.1-1moL/L氯金酸溶液中，然后将其加入200mL由水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系，将反应体系用封口膜封好并置于磁力搅拌器上搅拌10-15h或过夜搅拌；然后在5s内迅速加入0.5-2.0moL/LNaOH水溶液将其pH调至9-11；在调好pH的反应体系中逐滴加入0.5-2.0moL/L的硼氢化钠水溶液1-4mL，继续搅拌1h；接着过滤或离心后用去离子水洗涤至中性，再离心分离或过滤，所得固体真空干燥，即得Au-TiO2可见光催化剂。所述方法优选，将所述可见光催化剂添加到含喹诺酮类抗生素的废水中后，在暗处搅拌达到吸附平衡。所述方法优选，所述含喹诺酮类抗生素的废水，含有环丙沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、氧氟沙星、加替沙星、诺氟沙星的至少一种。所述方法优选，所述水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系中三个组分的比例为0.1:1:0.1-2:1:2。所述方法优选，所述含喹诺酮类抗生素的废水中，抗生素的初始浓度为不大于100mg/L，废水的pH为3～12，废水中盐度为：NaCl量为0～10g/L，以上pH值和盐度囊括了不同地域的水体的参数范围，使得本专利技术的方法对南方及北方水体均适用。所述方法优选，所述含喹诺酮类抗生素的废水中，抗生素的初始浓度为不大于50mg/L。所述方法优选，所述降解方法中，降解抗生素的可见光催化剂的用量为0-2.0g/L。所述方法优选，所述在光照条件下进行光催化反应为在氙灯老化箱内反应，光照时间为0.5-2h。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供一种用于光催化降解废水中喹诺酮类抗生素的可见光催化剂，其通过如下方法制备得到：将纳米TiO2加入可溶性金前驱体溶液中，然后将得到的混合体系加入由水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系，在系统封闭状态下搅拌反应，然后将反应体系pH值调至9-11，之后滴加还原剂水溶液并继续搅拌，之后分离、洗涤、干燥，得到所述催化剂。其中，可溶性金前驱体可以选择氯金酸，而还原剂可以选择硼氢化钠。基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供一种用于光催化降解废水中喹诺酮类抗生素的可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将纳米TiO2加入可溶性金前驱体溶液中，然后将得到的混合体系加入由水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系，在系统封闭状态下搅拌反应，然后将反应体系pH值调至9-11，之后滴加还原剂水溶液并继续搅拌，之后分离、洗涤、干燥。其中，可溶性金前驱体可以选择氯金酸，而还原剂可以选择硼氢化钠。本专利技术将制备得到的可见光催化剂用于降解抗生素污染废水中的抗生素，与现有技术相比，优点体现在以下几个方面；(1)催化剂合成步骤简单，制备成本低，适合工业化生产，反应条件温和，催化效率高，方便固液分离，易于回收，可循环使用。(2)废水处理工艺简单，能够直接利用太阳光，可以大大降低成本，是一种有工业应用前景的绿色、高效的新材料和新方法。(3)降解过程利用Au表面的等离子效应提高光吸收，使整体的光吸收波长扩展至可见光乃至近红外区域，产生一定的光热增强效果；同时，Au的加入能增加半导体载流子的寿命，提高光催化活性，从而进一步提高材料对太阳能的利用。(4)本专利技术可见光催化剂的制备以二氯甲烷、水以及正庚烷作为三相混合溶剂，利用纳米颗粒在多相溶剂体系中运动取向力的改变，迅速引入羟基，在对Au形成原位包裹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n第一步、将纳米TiO

【技术特征摘要】
1.一种可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将纳米TiO2加入可溶性金前驱体溶液中，然后将得到的混合体系加入由水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系，在系统封闭状态下搅拌反应，然后将反应体系pH值调至9-11，滴加还原剂水溶液并继续搅拌，之后分离、洗涤、干燥，得到可见光催化剂；
第二步、将所述可见光催化剂添加到含喹诺酮类抗生素的废水中，搅拌达到吸附平衡后，在光照条件下进行光催化反应，对废水中喹诺酮类抗生素进行降解。


2.如权利要求1所述的可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，按照如下方法制备所述可见光催化剂：
称取0.5-5g纳米TiO2加入100-500µl的0.1-1moL/L氯金酸溶液中，然后将其加入200mL由水、二氯甲烷、正庚烷混合的三相多层溶剂体系，将反应体系用封口膜封好并置于磁力搅拌器上搅拌10-15h或过夜搅拌；
然后在5s内迅速加入0.5-2.0moL/LNaOH水溶液将其pH调至9-11；
在调好pH的反应体系中逐滴加入0.5-2.0moL/L的硼氢化钠水溶液1-4mL，继续搅拌1h；接着过滤或离心后用去离子水洗涤至中性，再离心分离或过滤，所得固体真空干燥，即得Au-TiO2可见光催化剂。


3.如权利要求1所述的可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，将所述可见光催化剂添加到含喹诺酮类抗生素的废水中后，在暗处搅拌达到吸附平衡。


4.如权利要求1所述的可见光催化剂降解废水中喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于，所述含喹诺酮类抗生素的废水，含有环丙沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、氧氟沙星、加替沙星、诺氟沙星的至少一种。


5.如权利要求1所述的可见光催化剂降解废水中喹诺...

【专利技术属性】
技术研发人员：多佳，李文锋，热合曼江·吾甫尔，王淑智，李生宇，
申请(专利权)人：中国科学院新疆生态与地理研究所，
类型：发明
国别省市：新疆;65