一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法技术

本发明专利技术属于抗生素水污染处理技术领域，公开了一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法。所述方法包括如下步骤：(1)将纳米Fe3O4与SPC混合后加入到含有抗生素的水体中，搅拌形成悬浊液；(2)将步骤(1)所得悬浊液在搅拌条件及太阳光照或氙灯照射条件下进行降解反应，得到降解抗生素后的净化水。本发明专利技术通过光降解与纳米Fe3O4和SPC的氧化降解相结合的协同作用，显著提升抗生素如四环素的降解速率，解决了经典芬顿试剂浪费量较大、需要强酸性反应条件等问题，具有工艺条件简单、降解彻底、降解速度快、无二次污染等优势。无二次污染等优势。无二次污染等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法


[0001]本专利技术属于抗生素水污染处理
，具体涉及一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法。

技术介绍

[0002]四环素类抗生素随着工业生产，畜禽废弃物等途径进入到环境中。因其难被动物、植物吸收而排放至环境中造成积蓄，会导致较明显的免疫毒性、致突变和胚胎毒性等巨大毒理效应，对公共健康和社会环境造成了严重威胁，成为典型的环境污染物。
[0003]目前四环素降解的方式主要分为生物降解和非生物降解。其中，生物降解分为微生物降解和植物降解两种方式；非生物降解分为光降解、氧化降解、水解等。生物降解技术的主要原理是：某种植物或微生物对特定的四环素类抗生素有降解作用。生物降解技术对环境比较敏感，而且降解周期长，稳定性较差。光化学降解抗生素的反应机理主要是分子中吸收了光能而引起的各类反应。氧化降解的反应机理是：将化学药剂加入水中，与四环素类抗生素相接触并相互作用，最终使水中的四环素被氧化、还原、分离、分解或转化甚至被去除。光降解和氧化降解都能较为快速地降解四环素。
[0004]专利CN110803755A公开了一种基于过碳酸钠的复合水处理氧化剂降解畜禽养殖废水中抗生素的方法。所述复合水处理氧化剂由过碳酸钠和过二硫酸盐按比例复配得到，利用畜禽养殖废水中的二价铜离子原位活化制备的复合水处理氧化剂，生成高活性氧化基团，实现对畜禽养殖废水中抗生素的有效降解。该处理技术主要适用于含有二价铜离子的畜禽养殖废水的处理。专利CN112158909A公开了一种利用UV激活双氧化剂系统处理水中四环素的方法，将含SPS和SPC的溶液和含四环素的水溶液混合，然后将混合液置于配备有75W低压汞灯的反应器中，反应一定时间，即可完成UV激活双氧化剂系统处理水中四环素。该专利技术主要采用UV激活SPS和SPC系统以实现水中四环素的高效去除。专利CN113402008A公开了一种利用黄铜矿活化过碳酸盐去除水体中抗生素的方法，以黄铜矿为催化剂活化过碳酸盐对水体中的抗生素进行处理，其中黄铜矿为CuFeS2。在该专利技术中，采用的黄铜矿可以持续高效地活化过碳酸盐产生多种具有氧化能力的反应活性物质，并能够利用它们有效降解抗生素。
[0005]化学氧化法因对大多数有机污染物具有快速高效的降解能力而在有机物降解中得到广泛的关注。常见氧化剂有芬顿试剂、臭氧、高锰酸钾、高铁酸钾和活化过硫酸盐等，其中芬顿试剂因对大多数有机污染物具有较好的降解能力而得到广泛的应用。经典的芬顿试剂由Fe(Ⅱ)和过氧化氢组成，Fe(Ⅱ)可催化过氧化氢分解产生氧化性更强的羟基自由基(
·
OH)，实现对有机污染物的快速降解。然而，传统的芬顿法有明显的缺陷。第一，反应的pH需要控制在酸性范围内(pH＝2
‑
4)。第二个主要限制是铁的快速消耗，在反应过程中会积累三价铁。由于Fe(III)/H2O2的反应速率远慢于Fe(II)/H2O2，随着溶液pH的增加，形成的铁离子以铁氢氧化物的形式沉淀，使反应速率降低。使用纳米Fe3O4代替经典芬顿中的Fe(II)可以扩展芬顿/类芬顿反应的有效pH范围，从而使反应体系更加高效。
[0006]专利CN211998929U公开了一种超声/纳米Fe3O4耦合过硫酸盐降解抗生素废水的一体化装置。利用超声波来提供活化S2O
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‑
的能力，采用非均相催化剂纳米Fe3O4，纳米Fe3O4表面具有Fe
2+
和Fe
3+
，来进行提高S2O
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‑
降解有机物的能力。通过回收装置使催化剂纳米Fe3O4达到重复利用的目的，减少了资源的浪费，pH适用范围的拓展，亦可实现自动化连续操作。
[0007]但现有技术均未公开光降解与Fe3O4+SPC氧化降解相结合，在降解抗生素如四环素应用中的协同作用。

技术实现思路

[0008]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法。本专利技术方法解决了经典芬顿试剂浪费量较大、需要强酸性反应条件等问题，具有工艺条件简单、降解彻底、降解速度快、无二次污染等优势，可广泛应用于水中抗生素的降解。
[0009]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0010]一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法，包括如下步骤：
[0011](1)将纳米Fe3O4与SPC(过碳酸钠)混合后加入到含有抗生素的水体中，搅拌形成悬浊液；
[0012](2)将步骤(1)所得悬浊液在搅拌条件及太阳光照或氙灯照射条件下进行降解反应，得到降解抗生素后的净化水。
[0013]进一步地，步骤(1)中所述纳米Fe3O4的粒径为20～1000nm。
[0014]进一步地，步骤(1)中所述纳米Fe3O4与SPC混合的质量比为1～4:1。
[0015]进一步地，步骤(1)中所述纳米Fe3O4与SPC混合后加入到含有抗生素的水体中的固液比为(10～100)mg:(5～50)ml。
[0016]进一步地，步骤(1)中所述含有抗生素的水体中，抗生素浓度为5～1000mg/L。
[0017]进一步优选地，所述抗生素为四环素。
[0018]进一步地，步骤(2)中所述搅拌速度为300～1000rpm。
[0019]进一步地，步骤(2)中所述氙灯功率为75～700W。
[0020]进一步地，步骤(2)中所述降解反应的温度为20～60℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术采用的纳米Fe3O4是一种高效、廉价催化材料，有很大的比表面积和较高的反应活性，催化效果好，对人体、环境无毒害作用，不会产生二次污染。
[0023](2)使用纳米Fe3O4代替经典芬顿中的Fe(II)可以扩展芬顿/类芬顿反应的有效pH范围，解决了经典芬顿试剂浪费量较大、需要强酸性反应条件等问题，从而使反应体系更加高效。
[0024](3)本专利技术将光降解与纳米Fe3O4和SPC的氧化降解相结合，具有明显的协同作用，能进一步提升抗生素如四环素的降解速率。
[0025](4)本专利技术的方法对抗生素如四环素的降解效果明显，10min降解率达到85％。
[0026](5)本专利技术的方法简单易行，可应用于水中抗生素的治理，且效果显著。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1中不同反应体系降解四环素的效果对比图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0029]实施例1
[0030]一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法，包括如下步骤：
[0031](1)取20mg平均粒径为500nm的纳米Fe3O4和20mgSPC粉末混合，然后加入到50mL浓度为30mg/L的四环素水溶液中，搅拌形成悬浊液。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将纳米Fe3O4与SPC混合后加入到含有抗生素的水体中，搅拌形成悬浊液；(2)将步骤(1)所得悬浊液在搅拌条件及太阳光照或氙灯照射条件下进行降解反应，得到降解抗生素后的净化水。2.根据权利要求1所述的一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米Fe3O4的粒径为20～1000nm。3.根据权利要求1所述的一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米Fe3O4与SPC混合的质量比为1～4:1。4.根据权利要求1所述的一种基于过碳酸钠光催化降解抗生素的类芬顿方法，其特征在于，步骤(1)中所述纳米Fe3O4与SPC混合后加入到含有抗生素的水体中的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政，李骏，田子建，相超，
申请(专利权)人：佛山经纬纳科环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：