一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法技术

一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法，涉及一种活化重铬酸钾去除水中抗生素的方法。本发明专利技术是要解决现有的高级氧化技术中氧化剂在强酸性水体的环境中对有机污染物降解效果差的技术问题。本发明专利技术提供了一种采用碳纳米管作为催化剂活化重铬酸钾通过电子转移机制降解水中抗生素的方法，利用重铬酸钾随着pH降低氧化性增强的特性，通过碳纳米管进一步强化重铬酸钾去除水中抗生素的能力，不仅能够在强酸性条件下减轻抗生素对水环境污染，还能使得废水中重金属Cr(VI)的毒性减弱，达到降低重金属毒害的目的。达到降低重金属毒害的目的。达到降低重金属毒害的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法


[0001]本专利技术具体涉及一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着经济和科技的快速发展，淡水资源紧缺和水资源污染问题已逐渐成为制约当今人类可持续发展的一个重要因素。尤其是随着工业化高速发展，来自于冶金、金属加工、石油化工、化纤、电镀等企业排放的强酸性废水进入水体会破坏自然中和作用，使水体的pH值发生变化，影响水生生物的正常生长，使水体自净功能下降。高级氧化技术作为一种环境催化处理技术，能产生高氧化性的活性物种进而氧化大部分难降解有机污染物，从而满足污水排放标准。
[0003]近年来，基于碳纳米管作为活化剂高级氧化技术越来越受到关注，具有良好的应用前景。碳纳米管已被广泛用于跟各类化学氧化剂(如过氧化氢、过硫酸盐、高锰酸盐、高铁酸盐和高碘酸盐)联用有效降解去除水体中各类有机污染物，然而以上这些氧化剂在强酸性水体的环境中无法发挥出良好的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术是要解决现有的高级氧化技术中氧化剂在强酸性水体的环境中对有机污染物降解效果差的技术问题，而提供一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法。
[0005]本专利技术的利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法是按以下步骤进行的：
[0006]室温下，向调节pH后的重铬酸钾溶液中同时加入待处理的抗生素和煅烧过的碳纳米管，得到混合液，然后搅拌2min～240min进行反应以活化重铬酸钾通过电子转移去除抗生素；
[0007]所述的煅烧过的碳纳米管为多壁碳纳米管经750℃～800℃管式炉煅烧，煅烧时间为1h～2h(目的是提高导电性)；
[0008]所述的混合液中抗生素的浓度为0.1μmol/L～0.5mmol/L；
[0009]所述的混合液中重铬酸钾的浓度为0.1μmol/L～2mmol/L；
[0010]所述的重铬酸钾溶液的pH范围为
‑
1～4；
[0011]所述的混合液中碳纳米管的浓度为0.1mg/L～0.1g/L。
[0012]本专利技术利用酸性环境下具有强氧化性的重铬酸钾作为氧化剂和具有良好导电性的碳材料经电子转移机理去除污染物。
[0013]本专利技术的有益效果在于：
[0014](1)本专利技术提供了一种采用碳纳米管作为催化剂活化重铬酸钾通过电子转移机制
降解水中抗生素的方法，利用重铬酸钾随着pH降低氧化性增强的特性，通过碳纳米管进一步强化重铬酸钾去除水中抗生素的能力，不仅能够在强酸性条件下实现减轻抗生素对水环境污染，还能使得废水中重金属Cr(VI)(来自氧化剂重铬酸钾)的毒性减弱，达到降低重金属毒害的目的；
[0015](2)本专利技术在活化重铬酸钾的过程中发现了和以往碳纳米管活化过程认为的自由基机理或以自由基为主导的机理不同的反应机制，相比产生羟基自由基和硫酸根自由基的过程，本专利技术通过碳纳米管活化重铬酸钾生成碳纳米管
‑
重铬酸钾电子转移复合体，有选择性的从不同污染物抽取电子，进而氧化不同的抗生素，丰富了碳纳米管活化不同化学氧化剂的机理；
[0016](3)本专利技术可进一步将单式反应器推广为更符合实际废水处理的双室原电池反应器，最终实现了更低pH情况下(pH为0、1和2的条件下)重金属Cr毒性的降低和抗生素的氧化。
附图说明
[0017]图1为试验二中电化学开路电位测试图：
[0018]图2为试验二中双室原电池系统的示意图；
[0019]图3为试验二中pH为1时双室原电池系统中Cr(VI)和ACP的降解动力学数据图；
[0020]图4为试验二中高价金属氧化物排除实验中Cr(V)
‑
EHBA/Cr(IV)
‑
EHBA络合物的紫外可见扫描光谱图；
[0021]图5为试验四中不同pH条件下双室原电池系统中ACP的降解动力学示意图；
[0022]图6为试验四中不同pH条件下双室原电池系统中Cr(VI)的降解动力学示意图；
[0023]图7为试验六中pH＝1时，5次循环实验中ACP的降解动力学示意图；
[0024]图8为试验六中pH＝1时，5次循环实验中Cr(VI)的反应动力学示意图。
具体实施方式
[0025]具体实施方式一：本实施方式为一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法，具体是按以下步骤进行的：
[0026]室温下，向调节pH后的重铬酸钾溶液中同时加入待处理的抗生素和煅烧过的碳纳米管，得到混合液，然后搅拌2min～240min进行反应以活化重铬酸钾通过电子转移去除抗生素；
[0027]所述的煅烧过的碳纳米管为多壁碳纳米管经750℃～800℃管式炉煅烧，煅烧时间为1h～2h；
[0028]所述的混合液中抗生素的浓度为0.1μmol/L～0.5mmol/L；
[0029]所述的混合液中重铬酸钾的浓度为0.1μmol/L～2mmol/L；
[0030]所述的重铬酸钾溶液的pH范围为
‑
1～4；
[0031]所述的混合液中碳纳米管的浓度为0.1mg/L～0.1g/L。
[0032]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，直径为5nm～15nm。其他与具体实施方式一相同。
[0033]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的抗生素为
对乙酰氨基酚、磺胺甲噁唑、三氯生或双氯芬酸钠。其他与具体实施方式一或二相同。
[0034]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的混合液中溶剂为水。其他与具体实施方式一至三之一相同。
[0035]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的煅烧过的碳纳米管为碳纳米管经750℃管式炉煅烧，煅烧时间为1h。其他与具体实施方式四相同。
[0036]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述的搅拌转速为750rpm。其他与具体实施方式五相同。
[0037]用以下试验对本专利技术进行验证：
[0038]试验一：本试验为一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法，具体是按以下步骤进行的：
[0039]室温下，向调节pH后的重铬酸钾溶液中同时加入待处理的抗生素对乙酰氨基酚和煅烧过的碳纳米管，得到混合液，然后在转速为750rpm的条件下搅拌0～240min进行反应以活化重铬酸钾通过电子转移去除抗生素；
[0040]所述的煅烧过的碳纳米管为碳纳米管经750℃管式炉煅烧，煅烧时间为1h；
[0041]所述的碳纳米管为商用多壁碳纳米管，直径为5nm～15nm，购自于南京先丰纳米材料科技有限公司；
[0042]所述的混合液中抗生素的浓度为0.1mmol/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法，其特征在于利用碳纳米管活化重铬酸钾经电子转移机制去除水中抗生素的方法是按以下步骤进行的：室温下，向调节pH后的重铬酸钾溶液中同时加入待处理的抗生素和煅烧过的碳纳米管，得到混合液，然后搅拌2min～240min进行反应以活化重铬酸钾通过电子转移去除抗生素；所述的煅烧过的碳纳米管为多壁碳纳米管经750℃～800℃管式炉煅烧，煅烧时间为1h～2h；所述的混合液中抗生素的浓度为0.1μmol/L～0.5mmol/L；所述的混合液中重铬酸钾的浓度为0.1μmol/L～2mmol/L；所述的重铬酸钾溶液的pH范围为
‑
1～4；所述的混合液中碳纳米管的浓度为0.1mg/L～0.1g/L。2.根据权利要求1所述的一种利用碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：任伟，何凡，章启铭，彭雨，罗旭彪，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：