【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保水处理，具体涉及一种p掺杂碳基材料催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代医学的快速发展，抗生素因其抑菌性及促进生长的特性在人类和动物中被广泛使用。而人体和动物体内对消耗掉的抗生素利用率不高，绝大多数的抗生素仍以原始药物的活性状态排出体外。此外，对抗生素有效去除的技术仍然紧缺，人体和动物体内代谢排出的部分抗生素就会进入水环境中，导致抗生素在多种水体中被频繁检出，而这些进入水体中的抗生素等活性药物会因其生物富集性、伪持久性以及低浓度水平高毒性等对人体和生态安全构成严重威胁。基于上述问题，对现有抗生素处理技术的改进及对新技术的开发已经成为当前环境领域重要的研究课题。其中，基于活化过硫酸盐的高级氧化技术，不仅能够激发具有强氧化性的硫酸根自由基(so4·-)和羟基自由基(·oh)，还有可能产生具有选择性的非自由基(单线态氧1o2、高价金属等)，对水体中抗生素的有效去除具有良好的应用前景。
2、过硫酸盐可以通过热、紫外线、过渡金属、碳材料和辐射等方式进行活化，其中基于碳基材料的无金属非均相活化过硫酸盐技术无二次污染可以克服金属浸出问题，受到广泛关注。然而，常规的碳材料对过硫酸盐的活化效率与金属基材料活化过硫酸盐效率相比较低，通常可以通过掺杂各种杂原子(n、o、s、b及p等)调节碳材料的电子特性，增加碳材料的活性位点，从而获得具有高效活化过硫酸盐性能的杂原子掺杂碳基材料催化剂。如氮掺杂生物炭，氮原子的掺杂可以提供孤对电子，与碳材料表面的π电子结合，从而获得选择性吸附特性，通过吸附富集与催化降解协同去除
技术实现思路
1、为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种p掺杂碳基材料催化剂及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种p掺杂碳基材料催化剂，原料包括质量比为(5～25):(1～8):(1～10)的双氰胺(c2h4n4)、壳聚糖和磷酸盐。
4、作为本专利技术的优选方案，所述磷酸盐包括磷酸二氢钠和/或磷酸二氢钾。
5、本专利技术还提供了一种上述所述的p掺杂碳基材料催化剂的制备方法，包括以下步骤：按照质量比称取c2h4n4、壳聚糖和磷酸盐，加水混合，反应，之后干燥、研磨并热解，即得所述p掺杂碳基材料催化剂。
6、作为本专利技术的优选方案，水与c2h4n4的质量比为(0.5～10.0):1；所述反应温度为60～80℃，时间为0.5～1h。
7、作为本专利技术的优选方案，所述干燥温度为70～90℃，时间为18～22h；所述热解在n2氛围下进行，具体操作为：以3～5℃/min升温至830～970℃，保温0.5～1.5h。
8、本专利技术同时提供了上述所述的p掺杂碳基材料催化剂在活化过硫酸盐处理含抗生素废水中的应用。
9、作为本专利技术的优选方案，所述应用包括以下步骤：将所述p掺杂碳基材料催化剂和过硫酸盐添加至含抗生素废水中进行活化过硫酸盐降解抗生素反应。
10、作为本专利技术的优选方案，所述含抗生素废水中抗生素的浓度为2～20mg/l；将所述p掺杂碳基材料催化剂和过硫酸盐加入含抗生素废水中，使其固液比为0.10～0.30g/l，过硫酸盐浓度为0.1～2mm；所述过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸氢钾和过硫酸钠中的一种或多种，所述抗生素为四环素类、氟喹诺酮类和磺胺类中的一种或几种。
11、作为本专利技术的优选方案，所述抗生素为四环素、盐酸环丙沙星、氧氟沙星、磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶中的一种或几种。
12、作为本专利技术的优选方案，所述反应完成后还包括对p掺杂碳基材料催化剂进行回收再重复利用的操作。
13、作为本专利技术的优选方案，所述回收再重复利用的具体操作为：将反应后的溶液装入离心管中，离心后采用乙醇和超纯水进行洗涤，得到p掺杂碳基材料催化剂，干燥后再重复上述应用步骤。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术提供的碳基材料催化剂能够提供更多的活性位点，催化活性高，能够高效的活化过硫酸盐，在催化氧化过硫酸盐处理含抗生素废水的过程中，反应体系所需氧化剂剂量较低，可去除较高浓度抗生素，并对多种目标污染物均具有较好的去除效果，在0.2g/l的催化剂投加量下，能在45min实现10mg/l的磺胺甲恶唑完全去除，说明本专利技术的碳基材料催化剂在处理含抗生素水体中具有较好的应用潜力。
16、本专利技术提供的碳基材料催化剂制备过程简单，操作方便，性能稳定，具有良好的经济效益。
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1.一种P掺杂碳基材料催化剂，其特征在于，原料包括质量比为(5～25):(1～8):(1～10)的C2H4N4、壳聚糖和磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的P掺杂碳基材料催化剂，其特征在于，所述磷酸盐包括磷酸二氢钠和/或磷酸二氢钾。
3.一种权利要求1或2所述的P掺杂碳基材料催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照质量比称取C2H4N4、壳聚糖和磷酸盐，加水混合，反应，之后干燥、研磨并热解，即得所述P掺杂碳基材料催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，水与C2H4N4的质量比为(0.5～10.0):1；所述反应温度为60～80℃，时间为0.5～1h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为70～90℃，时间为18～22h；所述热解在N2氛围下进行，具体操作为：以3～5℃/min升温至830～970℃，保温0.5～1.5h。
6.权利要求1或2所述的P掺杂碳基材料催化剂在活化过硫酸盐处理含抗生素废水中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述含抗生素废水中抗生素的浓度为2～20mg/L；将所述P掺杂碳基材料催化剂和过硫酸盐加入含抗生素废水中，使其固液比为0.10～0.30g/L，过硫酸盐浓度为0.1～2mM；所述过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸氢钾和过硫酸钠中的一种或多种，所述抗生素为四环素类、氟喹诺酮类和磺胺类中的一种或几种。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，反应完成后，还包括对P掺杂碳基催化剂进行回收再重复利用的操作。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述回收再重复利用的具体操作为：将反应后的溶液离心、洗涤，获得P掺杂碳基材料催化剂，经过干燥后再重复权利要求7所述步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种p掺杂碳基材料催化剂，其特征在于，原料包括质量比为(5～25):(1～8):(1～10)的c2h4n4、壳聚糖和磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的p掺杂碳基材料催化剂，其特征在于，所述磷酸盐包括磷酸二氢钠和/或磷酸二氢钾。
3.一种权利要求1或2所述的p掺杂碳基材料催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照质量比称取c2h4n4、壳聚糖和磷酸盐，加水混合，反应，之后干燥、研磨并热解，即得所述p掺杂碳基材料催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，水与c2h4n4的质量比为(0.5～10.0):1；所述反应温度为60～80℃，时间为0.5～1h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为70～90℃，时间为18～22h；所述热解在n2氛围下进行，具体操作为：以3～5℃/min升温至830～970℃，保温0.5～1.5h。
6.权利要求1或2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，秦波，侯立安，许晓毅，封涛涛，李文嘉，宋雷，李江，王涛，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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