一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，该方法是利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂对抗生素废水进行降解处理，其中三噻吩基共价有机骨架光催化剂的制备方法包括以下步骤：将4,4

【技术实现步骤摘要】
一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法


[0001]本专利技术属于抗生素废水光催化处理领域，具体涉及一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法。

技术介绍

[0002]随着工农业的发展，大量的抗生素废水排放至水环境中，这些废水在污染水环境的同时也严重危害人类健康。世界卫生组织的数据表明，世界上超过40％的人口面临缺水问题。人口的快速增长以及经济的迅猛发展使得人类对水资源的需求日益增加。水污染的治理问题也是世界性的难题，其中抗生素废水作为难降解废水，一直是研究的热点。传统废水处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点，而光催化降解技术具有易操作、低成本、高效率、不产生二次污染等优点，在降解污染物方面极具潜力。
[0003]共价有机骨架(COFs)是通过对称有机分子的强共价键构成的结晶网状材料，这类材料的比表面积大、骨架密度低、孔隙率高、物理化学性质可控、易功能化以及合成策略多样化。COFs在异相催化、储能、传感、吸附、膜分离、生物治疗等众多领域展现出了优异的性能，在近十年中得到了蓬勃的发展。到目前为止，将COFs材料应用在光催化降解抗生素方面的报道仍然很少。另外，现有的COFs材料存在电荷分离效率差、电导率低、形态不规则、可加工性较弱、薄膜形态的机械强度较差、化学性质不稳定等问题，这极大的限制了COFs材料在光催化降解水体中抗生素中的应用。因此，寻找一种催化活性高、物理化学性质稳定、适应范围广的三噻吩基共价有机骨架光催化剂，对于有效去除水体中抗生素具有十分重要的意义，也是迫切需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种降解效果好、适应范围广、操作方便、步骤简单、成本低、无二次污染的利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，所述方法是利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂对抗生素废水进行降解处理；所述三噻吩基共价有机骨架光催化剂的制备方法包括以下步骤：将4,4
’‑
二氨基三连苯、苯并[1,2
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b:3,4
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b':5,6
‑
b']三噻吩
‑
2,5,8
‑
三醛、有机溶剂和酸催化剂混合，进行缩合反应，得到三噻吩基共价有机骨架光催化剂。
[0007]上述的方法，进一步改进的，所述4,4
’‑
二氨基三连苯、苯并[1,2
‑
b:3,4
‑
b':5,6
‑
b']三噻吩
‑
2,5,8
‑
三醛、有机溶剂和酸催化剂的比例为39mg∶33mg∶2mL∶0.1mL。
[0008]上述的方法，进一步改进的，所述有机溶剂为邻二氯苯和正丁二醇的混合溶剂或
1,4
‑
二恶烷和均三甲苯的混合溶剂，所述邻二氯苯和正丁二醇的混合溶剂中邻二氯苯与正丁二醇的体积比为1∶1，所述1,4
‑
二恶烷和均三甲苯的混合溶剂中1,4
‑
二恶烷与均三甲苯的体积比为1∶1，所述酸催化剂为乙酸。
[0009]上述的方法，进一步改进的，所述缩合反应的温度为120℃，所述缩合反应的时间为72h。
[0010]上述的方法，进一步改进的，所述混合后还包括以下处理：将混合溶液进行冷冻
‑
泵送
‑
解冻循环脱气，真空密封。
[0011]上述的方法，进一步改进的，所述缩合反应后还包括以下处理：将反应产物进行洗涤、过滤、干燥；所述洗涤是采用四氢呋喃洗涤3次，所述过滤采用的是0.22μm有机过滤膜，所述干燥在真空条件下进行，所述干燥的温度为120℃，所述干燥的时间为12h。
[0012]上述的方法，进一步改进的，所述降解处理为：将三噻吩基共价有机骨架光催化剂与抗生素废水混合，搅拌，在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中抗生素的降解。
[0013]上述的方法，进一步改进的，所述三噻吩基共价有机骨架光催化剂与抗生素废水的比例为0.1g～0.2g∶1L。
[0014]上述的方法，进一步改进的，所述抗生素废水中抗生素的初始浓度为10mg/L～20mg/L，所述抗生素废水的初始pH值为5～9，所述抗生素废水中抗生素为环丙沙星、诺氟沙星、盐酸左氧氟沙星和四环素中的至少一种。
[0015]上述的方法，进一步改进的，所述搅拌在黑暗条件下进行，所述搅拌的转速为400r/min～500r/min，所述搅拌的时间为0.5h～1h，所述光催化反应的时间≥2h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0017](1)本专利技术提供了一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，其中采用的三噻吩基共价有机骨架光催化剂具有多孔有序结构，通过4,4
’‑
二氨基三连苯(TPDA)和苯并[1,2
‑
b:3,4
‑
b':5,6
‑
b']三噻吩
‑
2,5,8
‑
三醛(BTT)进行亚胺缩合反应制得。相较于另外两种共价有机骨架催化剂(BTT
‑
DAB COF、BTT
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DADP COF)，本专利技术的三噻吩基共价有机骨架光催化剂具有最大的孔径和最优的传质通道，孔径的大小主要影响分子的传质，通过构建合适的孔结构，能够改善分子的扩散，提高传质效率，从而提高光催化剂的光催化活性，最终实现高效去除水体中抗生素。本专利技术的三噻吩基共价有机骨架光催化剂的制备方法，初始配体(4,4
’‑
二氨基三连苯、苯并[1,2
‑
b:3,4
‑
b':5,6
‑
b']三噻吩
‑
2,5,8
‑
三醛)、有机溶剂、酸催化剂的用量、反应温度以及反应时间是重要的条件，稍有改变，会导致无法获得相应的三噻吩基共价有机骨架晶体结构，这是因为：共价有机骨架本质上是经历成核
‑
生长过程，在反应过程中需要精确控制成核和生长速率，才能获得高质量共价有机骨架晶体，即本专利技术的三噻吩基共价有机骨架光催化剂。本专利技术利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，具有降解效果好、操作方便、步骤简单、成本低、无二次污染等优点，是一种可以被广泛采用、且能够高效去除水体中抗生素的方法，具有很高的应用价值和商业价值。
[0018](2)本专利技术中，采用的三噻吩基共价有机骨架光催化剂，通过4,4
’‑
二氨基三连苯和苯并[1,2
‑
b:3,4
‑
b':5,6
‑
b']三噻吩
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2,5,8...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，其特征在于，所述方法是利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂对抗生素废水进行降解处理；所述三噻吩基共价有机骨架光催化剂的制备方法包括以下步骤：将4,4
’‑
二氨基三连苯、苯并[1,2
‑
b:3,4
‑
b':5,6
‑
b']三噻吩
‑
2,5,8
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三醛、有机溶剂和酸催化剂混合，进行缩合反应，得到三噻吩基共价有机骨架光催化剂。2.根据权利要求1所述的利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，其特征在于，所述4,4
’‑
二氨基三连苯、苯并[1,2
‑
b:3,4
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b':5,6
‑
b']三噻吩
‑
2,5,8
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三醛、有机溶剂和酸催化剂的比例为39mg∶33mg∶2mL∶0.1mL。3.根据权利要求2所述的利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，其特征在于，所述有机溶剂为邻二氯苯和正丁二醇的混合溶剂或1,4
‑
二恶烷和均三甲苯的混合溶剂，所述邻二氯苯和正丁二醇的混合溶剂中邻二氯苯与正丁二醇的体积比为1∶1，所述1,4
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二恶烷和均三甲苯的混合溶剂中1,4
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二恶烷与均三甲苯的体积比为1∶1，所述酸催化剂为乙酸。4.根据权利要求3所述的利用三噻吩基共价有机骨架光催化剂降解水体中抗生素的方法，其特征在于，所述缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王侯，杨意，袁兴中，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：