一种高碘酸盐复合水处理剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高碘酸盐复合水处理剂及其应用，所述复合水处理剂包括高碘酸盐和MnFe2O4，所述MnFe2O4负载在载体生物炭上，其中MnFe2O4中的氧空穴和高碘酸盐中的碘生成高电势表面活化化合物MnFe2O4(OVs)

【技术实现步骤摘要】
一种高碘酸盐复合水处理剂及其应用


[0001]本专利技术涉及一种水处理剂，特别涉及一种高碘酸盐复合水处理剂及其应用。

技术介绍

[0002]自抗生素发现以来，因其功效显著，被人们广泛应用于治疗人和动物的细菌性疾病。然而，抗生素在环境中的存在会导致细菌产生耐药性，这种长期接触抗生素而产生的选择性压力促使了抗生素抗性基因的广泛分布，其对人类健康和水生生态系统的不利影响引起越来越多的关注。磺胺嘧啶(SDZ)作为一种常用的磺胺类抗生素，凭借其价格低廉、高效及抗菌谱广的特点，被长期大量地应用于临床、水产养殖和畜牧生产等方向，因而成为了各大流域中高检频、含量大的一类抗菌素。有研究表明SDZ不能在人类和动物体内完全吸收，而污水处理厂采用的传统生化法对抗生素的去除作用有限，因此部分药物排放到环境中造成污染。
[0003]双酚A(BPA)是重要的有机化工原料，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂、聚砜树脂等多种高分子材料，也可用在增塑剂、阻燃剂、抗氧剂等精细化工产品。60年代以来就被广泛用于制造塑料瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料罐内侧涂层等，BPA是典型的内分泌干扰化合物，在自然生态系统中随处可见。每年全世界生产约2700万吨含BPA的塑料，但BPA会导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康，癌症和新陈代谢导致的肥胖也被认为与此有关。
[0004]目前，一些氧化和吸附方法(如臭氧化、紫外线辐射、膜过滤、反渗透、化学混凝、氯化和活性炭吸附)已经被开发用于去除水体中的SDZ(BPA)。然而，由于SDZ(BPA)在水相中的独特特性(如高化学稳定性)，这些处理方法并不能快速、高效且彻底地去除SDZ(BPA)。此外，上述方法所需要的成本投入十分巨大。因此，亟需开发一种简单、高效且环保的SDZ(BPA)处理技术。
[0005]近年来，基于氧化剂为高碘酸盐的新型高级氧化技术因其高效稳定、操作简便等特点逐渐引起了关注和研究。在此过程中，高碘酸盐(IO4‑
)所体现出的强氧化能力(还原电位为+1.60V)被科研人员所发掘，并且将其应用于降解水体中有机污染物。但是单独的高碘酸盐氧化对污染物的氧化效果较差，且成本高。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术的第一目的为提供一种提高高碘酸盐氧化活性的高碘酸盐复合水处理剂；本专利技术的第二目的为提供所述高碘酸盐复合水处理剂在降解水中污染物的应用。
[0007]技术方案：本专利技术所述的高碘酸盐复合水处理剂，包括高碘酸盐(PI)和MnFe2O4，MnFe2O4中的氧空穴和高碘酸盐中的碘生成高电势表面活化化合物MnFe2O4(OVs)
‑
PI。
[0008]优选的，所述MnFe2O4与高碘酸盐的摩尔比为5～28：5。
[0009]优选的，所述MnFe2O4负载在载体生物炭(BC)上，得到MnFe2O4‑
BC，所述MnFe2O4与载体生物炭的质量比为1～5：10。
[0010]优选的，所述生物炭为小麦炭。
[0011]优选的，所述生物炭的粒径小于0.15mm。
[0012]所述MnFe2O4负载在载体生物炭上的制备方法为：将小麦秸秆清洗、烘干后，粉碎，并过100目筛，得到秸秆生物质粉末，于限氧条件下800℃热解(加热速率为5℃/min)，磨碎过筛，即得BC
800
。然后将MnCl2·
4H2O、FeCl3·
6H2O溶于超纯水，加入BC
800
，超声搅拌10分钟，调节pH在10～11，搅拌半小时，70℃水浴1h，室温老化3h，离心后80℃烘干，于限氧条件下550℃烧1小时(加热速率为10℃/min)，去灰分，超纯水洗涤三次得到所述负载在生物炭上的MnFe2O4。
[0013]优选的，所述高碘酸盐为高碘酸钠、高碘酸钾、高碘酸铵中一种或多种。
[0014]本专利技术所述的高碘酸盐复合水处理剂在降解水中污染物的应用。
[0015]所述水中污染物为磺胺嘧啶(SDZ)或双酚A(BPA)。
[0016]优选的，所述复合水处理剂中高碘酸盐的与SDZ或BPA的摩尔比为1～5:1。
[0017]专利技术机理：本专利技术基于高碘酸盐高级氧化，通过MnFe2O4上的氧空穴与高碘酸盐(PI)中的碘形成高电势表面活化化合物MnFe2O4(OVs)
‑
PI，相比PI具有更高的氧化活性。进一步的，将MnFe2O4负载在载体生物炭(BC)上，一方面具有大比表面积的生物炭可以避免MnFe2O4的团聚，可以形成更多的MnFe2O4(OVs)
‑
PI，形成更高的电势，与污染物发生电子转移的趋势更强；另一方面，MnFe2O4表面负载到生物炭表面以后还可以吸附更多的污染物，加强了污染物将电子通过炭传递给MnFe2O4(OVs)
‑
PI高电势化合物。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)该高碘酸盐复合水处理剂通过加入MnFe2O4提升了高碘酸盐的氧化效果，污水处理效果更优；(2)MnFe2O4与生物炭结合实现吸附与高级氧化降解协同作用，进一步提升了对污水的处理效果；(3)该高碘酸盐复合水处理剂用于含20μM SDZ或BPA的废水，在60分钟内降解率可达到100％、90％，SDZ(BPA)去除效果显著且稳定，MnFe2O4用量低，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备的MnFe2O4的扫描电镜图；
[0020]图2为实施例1制备的MnFe2O4‑
BC的扫描电镜图；
[0021]图3为实施例1制备的MnFe2O4‑
BC、BC、MnFe2O4的X射线衍射图；
[0022]图4为实施例1制备的MnFe2O4‑
BC、BC的磁分离图以及MnFe2O4、MnFe2O4‑
BC的磁滞回线；
[0023]图5为实施例1～5制备的高碘酸盐复合水处理剂对SDZ的降解图；
[0024]图6为实施例2制备的高碘酸盐复合水处理剂和对比例1～3的处理剂对SDZ的降解图；
[0025]图7为实施例1～5制备的高碘酸盐复合水处理剂对BPA的降解图；
[0026]图8为实施例2和6～8制备的高碘酸盐复合水处理剂对SDZ的降解图；
[0027]图9为实施例2和6～8制备的高碘酸盐复合水处理剂对BPA的降解图；
[0028]图10为对比例4和实施例2制备的高碘酸盐复合水处理剂对SDZ的降解图；
[0029]图11为对比例5～7和实施例2制备的高碘酸盐复合水处理剂对SDZ的降解图；
[0030]图12为实施例1制备的MnFe2O4‑
BC、BC的开路电势图；
[0031]图13为盐桥实验机理图；
[0032]图14为实施例1制备的MnFe2O4‑
BC、BC、MnFe2O4的盐桥实验图。
具体实施方式
[0033]下面结合实施例对本专利技术的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高碘酸盐复合水处理剂，其特征在于，包括高碘酸盐和MnFe2O4，MnFe2O4中的氧空穴和高碘酸盐中的碘生成高电势表面活化化合物MnFe2O4(OVs)
‑
PI。2.根据权利要求1所述的高碘酸盐复合水处理剂，其特征在于，所述MnFe2O4与高碘酸盐的摩尔比为5～28：5。3.根据权利要求1所述的高碘酸盐复合水处理剂，其特征在于，所述MnFe2O4负载在载体生物炭上。4.根据权利要求3所述的高碘酸盐复合水处理剂，其特征在于，所述MnFe2O4与载体生物炭的质量比1～5：10。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大虎，焦浩，戴竞，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：