一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法和应用技术

一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法和应用，它属于分析化学技术领域，特别是涉及一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法和应用。本发明专利技术的目的是要解决现有方法降解磺胺甲恶唑的难度大和降解效率低的问题。方法：一、对铜网进行剪裁；二、制备负载纳米金刚石粉末的衬底；三、超声清洗；四、以H2、CH4和B作为气体源，采用微波等离子化学气相沉积法在预处理后的衬底上生长硼掺杂多晶金刚石。一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极用于降解磺胺甲恶唑。本发明专利技术对于磺胺甲恶唑的降解率能够达到90％以上，具有重复率高，降解效率高的特点。本发明专利技术可获得一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极。种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极。种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极。

【技术实现步骤摘要】
一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于分析化学
，特别是涉及一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]磺胺甲恶唑(Sulfisoxazole，SMX)是一种有机化合物，是典型的磺胺类抗生素之一，化学名称为4
‑
氨基
‑
N
‑
(5
‑
甲基
‑3‑
异恶唑基)苯磺酰胺，分子式C
10
H
11
N3O3S，分子量为253.28。SMX是一种在常温下几乎不溶于水易溶于甲醇的白色结晶性粉末。在日常有关磺胺甲恶唑常见的应该是治疗各种细菌感染的胶囊药物，用于细菌导致的各类炎症治疗的抗生素类药物。因为具有广谱抗菌性被广泛应用于治疗人来和动物疾病，主要用于治疗呼吸道、泌尿道、皮肤和胃肠道感染。在生产养殖中被允许投加到养殖水中防治水产生物病害等，常添加到养殖饲料中被海产生物摄入到体内。这类抗菌药的使用，可以有效地降低海产养殖过程中水产品的发病率、改善生物品质进而提高产量，有效地提高了渔民的经济效益。对于常见的鱼类烂鳃病、细菌竖鳞病、弧菌病、肠炎赤鳍病有很好的治疗效果，其抑菌原理是SMX的化学结构类似于对氨基苯甲酸(PABA)，PABA是机体细胞生长和分裂所必需的叶酸的组成部分之一，SMX可以和PABA竞争作用于细菌体内的叶酸辅酶，阻止细菌细胞中叶酸的合成，抑制细菌的生长繁殖。
[0003]目前，应用降解SMX的常用方法有：物理处理法、生物法等。
[0004]物理处理法分为吸附法和膜过滤法，物理处理法分为吸附法和膜过滤法，吸附法是利用吸附材料的高吸附性能去除水中的SMX，根据力学性质可分为物理吸附和化学吸附，物理吸附涉及范德华相互作用，吸附能力较弱。化学吸附通过电子转移和化学作用键形成，吸附能力较强，常用的吸附剂有硅胶、活性炭。活性炭对磺胺甲恶唑的吸附处理，去除效果可达90％。吸附法具有操作简单灵活的优点，但传统的分离方法耗时且不便，需要水相分离，不能有效讲解抗生素。膜过滤法可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)，按孔径划分，微滤膜孔径约为0.1～10μm，可以截留水中悬浮物、细菌和大分子量胶体等物质。超滤膜孔径约为5nm～10nm，截留分子量在103～107之间，可以截留水中的大分子及胶体物质。纳滤膜孔径约为0.1～1nm，截留分子量在200～2000之间，可以截留水中多价离子和大分子有机物。反渗透膜孔径约在0.1nm以下，截留分子量小于500，可以截留水中抗生素、氨基酸和无机盐等小分子。吸附法和膜过滤法具有工艺简单和选择性高等优点，但在过滤过程中不可避免的污染问题使得运行成本较高，二次重复利用性低，容易造成二次污染。
[0005]生物处理法是利用天然微生物分解有机和部分无机毒物(如氰化物和硫化物等)，将污染物转化为环保无毒的无机物的一种废水处理方法。有机物和无机物毒在水解酶的作用下与水发生反应为水解反应，而根据微生物对氧的需求可分为好氧生物降解和厌氧生物降解途径。在酶的作用下被有机物和无机毒物分解为小分子物质从而被微生物利用，最终完全被降解为水、二氧化碳等无机物质。目前较多数的研究都是通过活性污泥法组合某些
工艺来降解SMX，比如利用微生物燃料电池降解SMX发现活性污泥经过驯化后对于SMX能够有效的去除，并且在阳极上筛选出了优势菌种。但生物处理方法相对与非生物处理方法时间较长，还有建立实验室规模的序批式反应器(SBR)并连续运行170天，SMX去除率为3.7
±
1.4μg/g SS
‑
d。并且SMX会对生物处理系统中的微生物产生一定的抑制作用，这不仅会影响对污染物的处理效率而且还会让生物处理系统的整体性能下降。
[0006]众所周知，掺硼金刚石(BDD)具有优异的物理和化学性能、较宽的电位窗口和较低的背景电流；此外，BDD还显示出稳定的电化学性能和优良的化学惰性。因此，BDD被认为是一种有吸引力的电极材料，现有的掺硼金刚石电极多为二维掺硼金刚石，降解效果不理想。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是要解决现有方法降解磺胺甲恶唑的难度大和降解效率低的问题，而提供一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法和应用。
[0008]一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
[0009]一、对铜网进行剪裁，得到金刚石网膜的生长衬底；
[0010]二、对金刚石网膜的生长衬底进行清洗，再将金刚石网膜的生长衬底浸入到含纳米金刚石粉末的悬浮液中超声，得到负载纳米金刚石粉末的衬底；
[0011]三、将负载纳米金刚石粉末的衬底放入去离子水中超声清洗，得到预处理后的衬底；
[0012]四、以H2、CH4和B作为气体源，采用微波等离子化学气相沉积法在预处理后的衬底上生长硼掺杂多晶金刚石，得到用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极。
[0013]一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极用于降解磺胺甲恶唑。
[0014]本专利技术的优点：
[0015]本专利技术以铜网为基底制备三维BDD网膜电极；以三维BDD网膜为电极电化学氧化降解废水中磺胺甲恶唑，经验证在初始浓度为10mg/L，电流强度为0.8A，电解质浓度为0.1mol/L，磺胺甲恶唑溶液初始pH＝7的条件下，经180min的反应，对于磺胺甲恶唑的降解率能够达到90％以上。本专利技术具有重复率高，降解效率高的特点。
附图说明
[0016]图1为实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的SEM图；
[0017]图2为图2中网格结构的局部放大图；
[0018]图3为实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的XRD图；
[0019]图4为实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的拉曼光谱图；
[0020]图5为实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的实物图；
[0021]图6为应用实施例1中利用实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极降解磺胺甲恶唑的去除率随初始浓度变化图像；
[0022]图7为应用实施例2中利用实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极降解磺胺甲恶唑的去除率随电流密度变化图像；
[0023]图8为应用实施例3中利用实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电
极降解磺胺甲恶唑的去除率随电解质浓度变化图像；
[0024]图9为应用实施例4中利用实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极降解磺胺甲恶唑的去除率随pH值变化图像；
[0025]图10为应用实施例5中利用实施例1制备的用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极去除溶液中TOC的去除率随降解时间的变化图像；
[0026]图11为最佳条件电流强度为30mA/cm2，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的：一、对铜网进行剪裁，得到金刚石网膜的生长衬底；二、对金刚石网膜的生长衬底进行清洗，再将金刚石网膜的生长衬底浸入到含纳米金刚石粉末的悬浮液中超声，得到负载纳米金刚石粉末的衬底；三、将负载纳米金刚石粉末的衬底放入去离子水中超声清洗，得到预处理后的衬底；四、以H2、CH4和B作为气体源，采用微波等离子化学气相沉积法在预处理后的衬底上生长硼掺杂多晶金刚石，得到用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极。2.根据权利要求1所述的一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述的金刚石网膜的生长衬底的尺寸为2cm
×
2.5cm。3.根据权利要求1所述的一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法，其特征在于步骤二中使用去离子水对金刚石网膜的生长衬底进行超声清洗的次数为1次～3次，每次超声清洗的时间为5min～10min。4.根据权利要求1所述的一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法，其特征在于步骤二中将金刚石网膜的生长衬底浸入到含纳米金刚石粉末的悬浮液中超声的时间为20min～30min。5.根据权利要求1所述的一种用于降解磺胺甲恶唑的三维BDD网膜电极的制备方法，其特征在于步骤三中将负载纳米金刚石粉末的衬底放入去离子水中超声清洗的时间为3s。6.根据权利要求1所述的一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨怡舟，李佩伦，张一男，罗圣迪，王杨杨，韦隆隆，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：