一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV-LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体涉及一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV

【技术实现步骤摘要】
一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
‑
LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
‑
LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法。

技术介绍

[0002]近年来，药物及个人护理用品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)的高消耗导致城市废水、地表水和饮用水中的药理活性物质浓度升高。卡马西平作为典型的药理活性物质，广泛的运用于癫痫、三叉神经痛的治疗。卡马西平因其含氮杂环结构而具有较强的稳定性和难生化性，几乎不能被常规的饮用水处理工艺和传统的生物处理工艺降解。活性炭对污水厂二级出水配制的卡马西平去除率仅为52.7％，且存在回收难及成本高等问题。膜分离法大量应用在各类废水处理中，但膜生物反应器(Membrane Bio
‑
Reactor)对卡马西平无明显去除效果。卡马西平不仅给水生态环境带来负面的累积效应，而且可以抑制水生生物的免疫功能。因此，开发高效且安全的卡马西平降解技术已经成为当前研究的热点。
[0003]基于UV
‑
LED的高级氧化技术已广泛运用于PPCPs的去除。现有的研究主要集中于UV
‑
LED与氧化剂或还原剂的组合，以及光催化技术。UV
‑
LED与H2O2、O3、PS和PMS等氧化剂联用时，可以产生自由基或水合电子降解目标污染物。例如UV
‑
>LED/H2O2可生成羟基自由基(
·
OH)，UV
‑
LED/PS和UV
‑
LED/PMS可生成硫酸根自由基(
·
SO4‑
)。UV
‑
LED与氯联用生成的活性氯物质(RCS，例如Cl
·
、Cl2·
‑
和ClO
·
)因其对富电子化合物的高度选择性受到更多的关注。UV
‑
LED/氯对甲氧苄氨嘧啶、咖啡因和吉非贝齐等PPCPs具有良好的去除效能。非均相光催化氧化技术基于催化剂在光照条件下具有的氧化还原能力，通过降低反应活化能提高对水中污染物的降解速率，同时催化剂种类也与水中自由基的生成密切相关。但现有技术中UV
‑
LED/氯体系对卡马西平降解效果较差，因此需要提供一种能够增强UV
‑
LED/氯体系对PPCPs的降解效能的降解方法，实现对水中PPCPs的高效去除。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中UV
‑
LED/氯对卡马西平降解效能较低的问题，提供一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
‑
LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
‑
LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，包括以下步骤：
[0007](1)制备磁性铁酸锌纳米棒：以ZnSO4·
7H2O为锌源，(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O为铁源，与草酸反应后前体物经煅烧制备得到磁性铁酸锌纳米棒；
[0008](2)将磁性铁酸锌纳米棒投加至含有PPCPs的水中，搅拌一定时间使其充分吸附；
[0009](3)向步骤(2)的溶液中加入次氯酸钠，在UV
‑
LED照射下进行PPCPs的光催化降解
反应。
[0010]优选的，所述步骤(1)中ZnSO4·
7H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O和草酸的摩尔比例为1:2:3。
[0011]优选的，所述步骤(1)中与草酸反应温度不低于120℃，反应时间不低于24h。
[0012]优选的，所述步骤(1)中与草酸反应得到的固体即为前体物，前体物还可以经过后处理，所述后处理包括但不限于洗涤、干燥、研磨等；洗涤为经乙醇和去离子水各洗涤不低于3次；干燥为于80℃烘箱中干燥12h；研磨为研磨至直径为100
‑
200nm。
[0013]优选的，所述步骤(1)中煅烧条件为以1～10℃/min的加热速率升温至温度不低于400℃，煅烧时间为不低于2h。
[0014]优选的，所述步骤(1)中磁性铁酸锌纳米棒的制备方法包括：
[0015](1.1)将ZnSO4·
7H2O和(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O溶解于去离子水和乙二醇的混合溶剂中得到混合溶液A，搅拌30min；去离子水和乙二醇的体积比为1:3；混合溶液A中ZnSO4·
7H2O浓度为0.05mol/L，(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O浓度为0.1mol/L；
[0016](1.2)将C2H2O4·
2H2O溶解于去离子水和乙二醇的混合溶剂中得到混合溶液B，搅拌30min；去离子水和乙二醇的体积比为1:3；混合溶液B中C2H2O4·
2H2O浓度为0.15mol/L；
[0017](1.3)将混合溶液B加入至混合溶液A中，得到混合溶液C，搅拌60min；C2H2O4·
2H2O和ZnSO4·
7H2O的摩尔比为1:3；
[0018](1.4)将混合溶液C于120℃下反应24h；
[0019](1.5)将反应得到的固体后处理后，于400℃退火2h，加热速率为1℃/min，得到磁性铁酸锌纳米棒。本专利技术制备得到的磁性铁酸锌纳米棒是形貌为直径100
‑
200nm、长度为数微米的一维棒状材料，大量纳米棒相互连接形成多孔纳米棒，多孔结构极大的提高了样品表面积，因此具有优异的光催化效能。并且，120℃的反应温度使得铁酸锌纳米棒对乙二醇具有更好的选择性和响应性，因而得到的磁性铁酸锌纳米棒前体物稳定性更高。
[0020]优选的，所述步骤(2)中PPCPs为卡马西平；更优选的水中卡马西平浓度为1～10mg/L。
[0021]优选的，所述步骤(2)中磁性铁酸锌纳米棒的投加量为0.05～0.5g/L。
[0022]优选的，所述步骤(2)中在黑暗条件下搅拌至少30min，以保证充分吸附。更优选的搅拌速率为300r/min。
[0023]优选的，所述步骤(3)中次氯酸钠的投加量为10～200μmmol/L(按有效氯计)，更优选的次氯酸钠的有效氯浓度由余氯计测定。
[0024]优选的，所述步骤(3)中UV
‑
LED灯源的波长为265nm。
[0025]优选的，所述步骤(3)中反应温度为15～45℃。
[0026]优选的，所述步骤(3)中反应溶液pH设置为3～11。
[0027]优选的，所述步骤(3)中反应时间为不低于30min，反应30min时降解率达到90％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
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LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备磁性铁酸锌纳米棒：以ZnSO4·
7H2O为锌源，(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O为铁源，与草酸反应后前体物经煅烧制备得到磁性铁酸锌纳米棒；(2)将磁性铁酸锌纳米棒投加至含有PPCPs的水中后搅拌；(3)向步骤(2)的溶液中加入次氯酸钠，在UV
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LED照射下进行PPCPs的光催化降解反应。2.根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
‑
LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中ZnSO4·
7H2O、(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O和草酸的摩尔比例为1:2:3。3.根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
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LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，所述步骤(1)中与草酸反应温度不低于120℃，反应时间不低于24h。4.根据权利要求1所述一种利用磁性铁酸锌纳米棒增强UV
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LED/氯体系降解典型PPCPs效能的方法，其特征在于，所述步骤(1)前体物还经过后处理，所述后处理包括洗涤、干燥、研磨；洗涤为经乙醇和去离子水各洗涤不低于3次；干燥为于80℃烘箱中干燥12h；研磨为研磨至直径为100
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200nm。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓靖，王磊，马晓雁，蔡安洪，凌霄，王郅炜，李浩杰，沈树文，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：