一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备及应用方法技术

本发明专利技术公开了一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备及应用方法，催化剂为氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳催化剂；制备方法为：将三聚氰胺与无水三氯化铁加水溶解，随后加入氮化硼量子点，搅拌；将混合溶液置于干燥箱中，蒸发溶剂；得到的固体经过研磨，随后转移到马弗炉煅烧；最后的产品用去离子水洗涤以去除杂质，然后进行干燥，研磨，得到复合催化剂

【技术实现步骤摘要】
一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备及应用方法


[0001]本专利技术属于废水处理
，涉及可降解抗生素废水的催化剂，尤其涉及一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂，该催化剂是活化过氧乙酸用于氧化降解抗生素废水的催化剂
。
此外，还提供了催化剂的制备方法和应用方法
。
这项技术能够有效减轻抗生素废水对环境的负面影响，具有重要的环境意义
。

技术介绍

[0002][0003]过氧乙酸深度氧化工艺是一种有效降解新兴有机污染物的方法，在各种活化条件下都能产生具有高活性的氧化物，如紫外辐射
、
过渡金属等
。
该工艺具有以下优点：高降解效率
、
强杀菌能力以及产生少量的毒性副产物
。
在紫外活化条件下，能量破坏过氧乙酸中的
O
‑
O
键，生成羟基自由基
(
·
OH)
和乙酰基自由基
(CH3C(O)O
·
)。
这些自由基具有很高的氧化能力，能够降解各种有机污染物
。
此外，过渡金属活化也是促进过氧乙酸的活化的一种主要途径
。
过渡金属催化剂能够提供活性中心，促使过氧乙酸分解并生成活性氧化物，通过这些活化途径，过氧乙酸深度氧化工艺能够高效降解有机污染物，包括新兴有机污染物
。
[0004]氮化碳
(g
‑
C3N4)
是一种富氮的非金属层状材料
。
它具有化学结构稳定
、
成本低廉和制备简单等优点，因此被广泛应用于高级氧化研究领域
。
氮化碳的富氮环境使其能够提供足够的氮原子与各种金属形成配位结构
。
铁是地壳中含量最丰富的金属之一，在地球上的岩石
、
土壤和水体中广泛存在
。
通过将铁掺杂到氮化碳中，可以发挥中心铁原子的特殊氧化还原性质
。
这种掺杂使得氮化碳具备了更好的催化性能，提高了其在高级氧化过程中的活性和稳定性
。
此外，通过调控氮化碳的形貌和结构，比如引入氮化碳量子点，它的量子约束效应会使其具有更高的表面体积比，使得量子点的晶粒尺寸小于体积激发的玻尔半径，这也为反应中的目标分子产生了更多的活性位点
。
目前，具有三嗪结构的氮化碳活化过氧乙酸的研究还没有被报道，授权公告号
CN 116002842 A
介绍了一种碳纳米管负载型催化剂活化过氧乙酸降解卡马西平的方法，但是此方法中使用到了钴元素，其毒性要比铁大，另外，体系降解卡马西平时间长，这限制了过氧乙酸高级氧化的实际应用
。
抗生素废水的污染是一个严重的环境问题，由于抗生素的化学性质稳定且不易生物降解，迫切需要开发更高效
、
更环保的有机污染物处理和综合利用技术，以减轻其对水环境和生物的影响
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的是提供一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂
。
[0006]本专利技术的第二目的是提供一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法
。
[0007]本专利技术的第三目的是提供一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的应用方法
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009](
一
)
本专利技术提供一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，包括以下步骤：将三聚氰胺与铁前驱体加水溶解，随后加入氮化硼量子点，搅拌；将混合溶液置于干燥箱中，蒸发溶剂；将蒸发后得到的固体进行研磨，随后转移到马弗炉煅烧，进行合成反应；反应结束后，依次对合成物质进行洗涤
、
干燥
、
研磨，得到复合催化剂
。
[0010]进一步的，所述铁前驱体为无水三氯化铁
。
[0011]进一步的，所述三聚氰胺
、
铁前驱体和氮化硼量子点的用量比为
5g∶0.811g∶(2
‑
10mL)。
[0012]进一步的，所述三聚氰胺
、
铁前驱体和氮化硼量子点混合后搅拌速度为
400rpm
，搅拌时间为
24h。
[0013]进一步的，所述煅烧时间为
4h
，反应温度为
550℃
，升温速率为
3℃/min。
[0014]进一步的，所述洗涤方法为：去离子水洗涤3～6次；所述干燥的温度为
60℃。
[0015](
二
)
本专利技术还提供一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂，所述催化剂为氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂，由以上所述的制备方法制备而成
。
[0016](
三
)
本专利技术还提供一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的应用方法，包括：将过氧乙酸溶液加入含有待降解的抗生素废水的烧杯中，转速为
400rpm
，搅拌均匀后，加入氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂，引发降解反应
。
[0017]进一步的，所投加复合催化剂的质量与所投加过氧乙酸的物质的量之比为：
(0.025
‑
0.3g)
：
(25
‑
200
μ
mol)。
[0018]进一步的，所述降解反应温度为室温
(25
±
2℃)
，反应时间为1‑
30min。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]1、
本专利技术合成氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂，其中氮化硼量子点增强了催化剂内部的电子转移能力，加速高级氧化反应的进行；金属铁元素的取代引入了更多的活性金属，这都使得体系的氧化能力提高；
[0021]2、
本专利技术制备的氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂，在循环实验中铁离子浸出浓度低于国家废水排放标准；
[0022]3、
本专利技术制备的氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂，在活化过氧乙酸体系中表现出良好的催化氧化能力，可以实现多种抗生素的氧化降解
。
[0023]5、
本专利技术制备的氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂具有良好的稳定性和重复利用性，在活化过氧乙酸体系下，多次循环后仍然对抗生素具有较高的降解性能
。
附图说明
[0024]图1为实施例1中氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂的
SEM
图；
[0025]图2为实施例1中氮化硼量子点修饰的金属铁元素掺杂氮化碳复合催化剂的...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将三聚氰胺与铁前驱体加水溶解，随后加入氮化硼量子点，搅拌；将混合溶液置于干燥箱中，蒸发溶剂；将蒸发后得到的固体进行研磨
、
煅烧，进行合成反应；反应结束后，依次对合成物质进行洗涤
、
干燥
、
研磨，得到复合催化剂
。2.
根据权利要求1所述的活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁前驱体为无水三氯化铁
。3.
根据权利要求1所述的活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺
、
铁前驱体和氮化硼量子点的用量比为
5g∶0.811g∶(2
‑
10mL)。4.
根据权利要求1所述的活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺
、
铁前驱体和氮化硼量子点混合后搅拌速度为
400rpm
，搅拌时间为
24h。5.
根据权利要求1所述的活化过氧乙酸氧化降解抗生素废水催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧时间为
4h
，反应温度为
550℃
，升...

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，郑禾山，杨亚伦，牛军峰，郑永杰，田景芝，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：