铂族金属修饰零价铁与复合氧化剂联用去除污水中抗生素制造技术

本发明专利技术涉及一种铂族金属修饰零价铁与复合氧化剂联用去除污水中抗生素，属于污水处理技术领域。磁性复合材料为铂族金属与零价铁经化学浸渍硼和氢化钠还原反应制得，其中，铂族金属的质量是零价铁的0.1～0.5％，然后向抗生素污水中加入配方比的上述制得的复合磁性材料、过氧化氢溶液与过二硫酸盐溶液，充分反应后去除磁性物质。该处理方法在常温下即能实现高效催化分解抗生素污染物，且出水硫酸盐浓度在合理范围内。在合理范围内。在合理范围内。

【技术实现步骤摘要】
铂族金属修饰零价铁与复合氧化剂联用去除污水中抗生素


[0001]本专利技术涉及还原性铁粉与复合氧化剂联去除水中有机污染物，属于污水处理
，具体地涉及一种铂族金属修饰零价铁与复合氧化剂联用用于去除水中抗生素。

技术介绍

[0002]抗生素是一类具有抑制微生物活性的天然、半合成或人工合成化合物，用于预防和治疗畜牧动物细菌感染，在促进规模化养殖，提高农业经济效益方面发挥了巨大的作用。然而抗生素的滥用导致大量耐药性菌株的出现，造成抗生素污染集中区域内的基因污染，对人类的健康安全构成潜在的威胁。抗生素由于其特性很难通过生化手段去除，而吸附技术则只能实现污染物的转移而不能实现真正的降解去除。Fenton高级氧化技术利用活化过氧化氢产生的活性氧物种对于抗生素类污染物则有较好的去除效果，因而在水处理领域具有巨大应用前景。
[0003]传统的均相Fenton反应利用Fe
2+
催化H2O2在pH＝3左右高效降解有机污染物。相比于传统的均相Fenton反应，多相Fenton反应利用固相催化剂活化H2O2或过硫酸盐，无需调节pH至酸性，不产生大量的含铁污泥且催化剂可反复使用，因此在众多的污染治理技术中，多相催化技术以其环境友好性以及可实现深度治理的特点，受到了水处理行业技术人员的关注。
[0004]以还原铁粉为代表的铁系催化材料，具有低毒经济的优点，是应用较广的多相Fenton催化剂。还原铁粉作为催化剂活化H2O2时，H2O2的转换产物是不会对水体造成二次污染的H2O，但铁粉和H2O2表面的电子转移速率较慢，对污染物的去除效率不理想。通常可借助超声、微波、加热等方式加快反应，但需要耗费额外的能量；且H2O2的物理性质导致其不便贮存和运输。使用过二硫酸盐作为氧化剂时，则存在氧化剂消耗大、出水硫酸根离子浓度升高的问题。现有技术已公开使用过氧化氢与过硫酸盐联用用于去除水体中污染物，但去除效率不理想。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种铂族金属修饰零价铁与复合氧化剂联用用于去除水中抗生素。该处理方法在常温下即能实现高效催化分解抗生素污染物，且出水硫酸盐浓度在合理范围内。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术公开了一种铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料，所述磁性复合材料为铂族金属与零价铁经化学浸渍和硼氢化钠还原反应制得，所述铂族金属的质量是零价铁的0.1～0.5％。其中，铂族金属的负载量在该范围内具备投加量低、重金属释放风险低、材料易于再生制备和成本可控的优点。如果负载量过低则对材料的活化性能提升作用不明显；如果负载量过高，则成本和重金属释放风险相应提高。
[0007]进一步地，所述零价铁为还原性铁粉，所述还原性铁粉中铁含量在98.0％以上，且颗粒度为100～200微米，这里的含量小于100％。
[0008]进一步地，所述铂族金属包括铂、钯、锇、铱、钌或铑中一种以上。本专利技术优选铂族金属为钌，但其他铂族金属也能实现本专利技术技术目的，只不过使用效果会有不同。
[0009]本专利技术的目的之二是公开一种铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料的制备方法，它包括取铂族金属盐的水溶液和硼氢化钠溶液喷洒于还原性铁粉上，然后真空冷冻干燥制得复合磁性材料；
[0010]其中，所述硼氢化钠溶液浓度为0.1～0.15mol/L，且硼氢化钠的质量为铂族金属质量的2～4倍，所述铂族金属盐的水溶液浓度为0.1mol/L，且铂族金属的质量为还原性铁粉的0.1～0.5％。
[0011]进一步地，所述真空冷冻干燥条件为冷阱温度≤
‑
50℃、真空度≤5Pa。
[0012]上述制备方法相对简单容易操作，采用上述制备方法制得的复合磁性材料具备相对较高活性，其金属释放低，后续容易分离且重新改性利用的优点。
[0013]本专利技术的目的之三是公开一种复合磁性材料与过氧化氢、过二硫酸盐联用在去除水中抗生素中的应用。
[0014]进一步地，过氧化氢、过二硫酸盐与抗生素间摩尔比为(20～200):(20～200):1，所述复合磁性材料投加量为10～40mg每升污水。优选的，所述过氧化氢、过二硫酸盐与抗生素间摩尔比为24:56:1。
[0015]进一步地，所述过二硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾中一种以上。本专利技术优选使用过二硫酸钠。
[0016]进一步地，所述抗生素为大环内酯类、四环素类或磺胺类中一种或两种以上。
[0017]进一步地，具体处理过程如下：
[0018]1)分别配置过氧化氢、过二硫酸盐的水溶液，混匀得混合液；
[0019]2)向抗生素污水中加入配方比的复合磁性材料与步骤1)的混合液，反应4～5h后去除磁性物质。一般采用铁磁体吸附反应后水体中的磁性物质，收集该磁性物质经后处理后仍能重复使用，所述抗生素污水的pH＝5～6。
[0020]本专利技术实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0021]1、本专利技术设计的铂族金属修饰零价铁与复合氧化剂联用在常温下就能实现处理污染水体中抗生素，其中，过二硫酸盐能快速启动过氧化物的活化反应，并利用过二硫酸盐同铁粉及金属钌协同作用形成Fe
0n
‑1‑
Fe
II
包裹结构能实现持续高效催化H2O2并进一步促进抗生素如大环内酯类、四环素类或磺胺类等的有效降解。
[0022]2、本专利技术设计的污水处理方法对抗生素污水处理的效果受共存阴离子如硫酸根的干扰影响比较小，且1mM浓度范围内的氯离子对抗生素的氧化去除具有一定促进作用，该材料的制备及后续使用均简单易行，材料本身对环境友好，二次污染比较小。此外，该复合材料的使用量在合理控制范围内，不会因为氧化剂使用量大造成的出水硫酸根太高，故本申请的污水处理方法实际应用的可能性较大。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为实施例1制备的金属钌修饰零价铁复合材料的电子扫描显微照片；
[0026]图2为实施例1制备的金属钌修饰零价铁复合材料的XPS谱图。
具体实施方式
[0027]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面将对本专利技术的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]实施例1
[0029]本实施例公开了铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料的制备方法，详细描述制备过程如下：
[0030]取10g零价铁粉材料超声分散在50mL超纯水中，然后向其中加入0.1mol/L的三氯化钌水溶液1mL，然后逐滴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料，其特征在于，所述磁性复合材料为铂族金属与零价铁经化学浸渍和硼氢化钠还原反应制得，所述铂族金属的质量是零价铁的0.1～0.5％。2.根据权利要求1所述铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料，其特征在于，所述零价铁为还原性铁粉，所述还原性铁粉中铁含量在98.0％以上，且颗粒度为100～200微米。3.根据权利要求1或2所述铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料，其特征在于，所述铂族金属包括铂、钯、锇、铱、钌或铑中一种以上。4.一种铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料的制备方法，其特征在于，它包括取铂族金属盐的水溶液和硼氢化钠溶液喷洒于还原性铁粉上，然后真空冷冻干燥制得复合磁性材料；其中，所述硼氢化钠溶液浓度为0.1～0.15mol/L，且硼氢化钠的质量为铂族金属质量的2～4倍，所述铂族金属盐的水溶液浓度为0.1mol/L，且铂族金属的质量为还原性铁粉的0.1～0.5％。5.根据权利要求4所述铂族金属修饰零价铁的复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述真空冷冻干燥条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东升，杨晓芳，徐圣君，何怡，
申请(专利权)人：长三角义乌生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：