【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水污染处理，具体涉及一种基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
1、在过去的几十年里，由于工业化、城市化和商业化的发展，越来越多的有机污染物被排放到水生环境中。这些新出现的污染物对人类健康和生态系统构成了巨大威胁，特别是那些难以用常规方法处理的有毒、持久性和/或生物难降解化合物，如内分泌干扰化学品(edcs)、药品和个人护理产品(ppcps)以及其他难降解的有机污染物，抗生素包含其中。家庭和农业部门(特别是畜牧业)以及制药工业排放的水中出现的抗生素是地表水和地下水的新一类污染物。一些抗生素非常稳定，持久存在于环境中，并能与土壤成分相互作用。如果将被这些污染物污染的水用于作物灌溉，这些抗生素可以通过被污染的土壤进入食物链，且许多是生物顽固性的，对人体健康造成重大危害。出现在污水和畜牧业废水排放中的一类主要抗生素是磺胺类药物。在磺胺类药物家族中，磺胺嘧啶(sdz)是一种潜在的抗生素，广泛应用于兽药和人用药中。因此，基于高级氧化过程(aops)的特殊技术已被开发用于有效降解这些抗生素。
2、目前去除水体中抗生素的方法主要有吸附法、光催化法、生物降解法及高级氧化法(aops)。吸附法虽然相对简单高效但是往往面临再生和二次处理的问题，光催化法仅适用于特定的污染物且易受光照环境影响，而生物降解法也仅能针对可由生物所降解的抗生素，因而上述方法均具有较大的局限性。高级氧化法(aops)因其高效、易操作、低能耗等优点而受到越来越多的关注。与传统的fenton法相比，过硫酸盐高级氧
3、甘肃地区的凹凸棒石(apt)矿产资源丰富，远景储量世界第一，无毒，成本低，而且适用范围广，但是原矿中凹凸棒石含量只有10％～30％，品位低、杂质多，提纯精制难度大，极大地限制了凹凸棒石作为天然一维纳米棒状材料的物化特性，无法满足作为催化材料的各种应用要求，导致其尚未被大规模开发利用。值得重视的是，甘肃apt富含铁元素，所含铁元素以氧化铁质量分数表示平均为10％～15％，这些铁元素以杂质矿物或者apt八面体中类质同晶替换的形式存在于apt矿石中。因此，充分有效利用天然apt中的铁元素，并开发原位金属基apt非均相催化剂，用于环境友好型水处理技术ps-aops成为可能。而且，为了提高废水处理过程中铁基apt的反应性，可以引入额外的金属催化剂，如镍、钴、铜、铂和钯等。这些双金属催化剂可以通过增加活性反应中心，促进活性反应物种的生成，从而提高催化降解效率。与铁基apt相比，这些双金属催化剂还具有反应动力学更快、降解产物更彻底等优点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法及其产品和应用。将apt初步精制并改性，使其具有较大的比表面积和良好的分散能力，从而作为优异的催化剂载体，将金属颗粒负载于apt上，有效地解决了金属颗粒易团聚、易氧化的问题，制备的原位还原改性凹凸棒石催化剂将大幅提升其对抗生素的降解能力。
2、本专利技术的技术方案之一，一种基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤a：凹凸棒石原矿粉经精制改性处理得到精制改性凹凸棒石；步骤b：无氧氛围下，将所述精制改性凹凸棒石高温原位还原后得到基于精制改性凹凸棒石的去除水体中抗生素的催化剂。
3、进一步地，所述步骤a具体包括：将凹凸棒石原矿粉置于分散剂溶液中，微区间强剪切处理后超声，静置去沉淀，凹凸棒石浆液经分级离心、烘干、研磨得到精制改性凹凸棒石。
4、进一步地，所述凹凸棒石原矿粉的粒径为过200目筛；凹凸棒石原矿粉和分散剂溶液的混合质量体积比为1g:10ml；剪切速率为1500～3000r/min，剪切0.5h，超声1h；所述烘干温度为60～105℃，所述研磨过200目筛。
5、进一步地，所述步骤a中，分散剂为聚丙烯酸钠、多偏磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠和正磷酸钠中的一种或几种；分散剂质量为凹凸棒石原矿粉质量的1～5％。
6、进一步地，所述步骤a中，分级离心至少包括两级以上离心处理，其中，第一级离心转速为800～2800r/min，离心时间为30～120min；第二级离心转速为8000～10000r/min，离心时间为5～30min。
7、进一步地，在进行步骤b前，精制改性凹凸棒石还经过以下处理：精制改性凹凸棒石和铜盐溶液混匀后搅拌条件下加入十六烷基胺进行微区间强剪切处理，产物过滤，不经洗涤直接转入60～80℃环境中烘干。
8、进一步地，所述铜盐溶液的浓度为0.01～0.1mol/l，所述精制改性凹凸棒石和铜盐溶液的混合质量体积比为(1～5)g:10ml；所述十六烷基胺的加入量和铜盐溶液的混合质量体积比为(0.01～0.05)g:10ml；所述剪切速率为800～1500r/min，时间为10～30min。
9、进一步地，所述步骤b中，高温原位还原具体为：采用还原剂为氢氮混合气(氢气占比10～100％)，气体流量为10～300ml/min；还原温度为300～1000℃，升温速度为2～10℃/min，还原时间1～3h。
10、本专利技术的技术方案之二，上述精制改性凹凸棒石联合高级氧化高效去除水体中抗生素催化剂的制备方法所制备的精制改性凹凸棒石联合高级氧化高效去除水体中抗生素催化剂。
11、本专利技术的技术方案之三，上述精制改性凹凸棒石联合高级氧化高效去除水体中抗生素催化剂在抗生素污染废水处理中的应用。
12、进一步地，所述抗生素污染废水中的抗生素为磺胺嘧啶(sdz)和/或其它磺胺类抗生素，其中磺胺类抗生素的浓度为10～50mg/l；所述抗生素污染废水的ph值为2～9。
13、进一步地，所述抗生素污染废水的高级氧化过程包括传统fenton过程和过硫酸盐高级氧化工艺(ps-aops)，其中传统fenton过程采用双氧水(h2o2)、ps-aops采用过硫酸盐(pds)或者过氧单硫酸盐(pms)。
14、进一步地，所述抗生素污染废水催化降解之前，可加入羟胺溶液，羟胺溶液与抗生素溶液的体积比为0.1～0.5ml/l，此时反应温度明显降低，催化效率显著提高。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过干湿集成提纯解离法制备得到品位中等以上，棒晶高度分散解离的精制改性凹凸棒石，再通过氢气高温原位还原处理得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：将凹凸棒石原矿粉置于分散剂溶液中，微区间强剪切处理后超声，静置去沉淀，凹凸棒石浆液经分级离心、烘干、研磨得到精制改性凹凸棒石。
3.根据权利要求2所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒石原矿粉的粒径为过200目筛；凹凸棒石原矿粉和分散剂溶液的混合质量体积比为1g:10mL；剪切速率为1500～3000r/min，剪切0.5h，超声1h；所述烘干温度为60～105℃，所述研磨过200目筛。
4.根据权利要求2所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，分散剂为聚丙烯酸钠、多偏磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠和正磷酸钠中的一种或几种；分散剂质量为凹凸棒石原矿粉质量的1～5％。
5.根据权利要求2所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，
6.根据权利要求1所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，在进行步骤B前，精制改性凹凸棒石还经过以下处理：精制改性凹凸棒石和铜盐溶液混匀后搅拌条件下加入十六烷基胺进行微区间强剪切处理，产物过滤，不经洗涤直接转入60～80℃环境中烘干。
7.根据权利要求6所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜盐溶液的浓度为0.01～0.1mol/L，所述精制改性凹凸棒石和铜盐溶液的混合质量体积比为(1～5)g:10mL；所述十六烷基胺的加入量和铜盐溶液的混合质量体积比为(0.01～0.05)g:10mL；所述剪切速率为800～1500r/min，时间为10～30min。
8.根据权利要求1所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，高温原位还原具体为：采用还原剂为氢氮混合气(氢气占比10～100％)，气体流量为10～300mL/min；还原温度为300～1000℃，升温速度为2～10℃/min，还原时间1～3h。
9.一种催化剂，其特征在于，根据权利要求1～8任一项所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法所制备而成。
10.一种根据权利要求9所述的催化剂在抗生素污水处理中的应用。
11.根据权利要求10催化剂在抗生素污水处理中的应用，其特征在于，所述抗生素污染废水中的抗生素为磺胺嘧啶和/或其它磺胺类抗生素，其中磺胺类抗生素的浓度为10～50mg/L；
12.根据权利要求10所述的催化剂在抗生素污水处理中的应用，其特征在于，所述抗生素污染废水的高级氧化过程包括传统Fenton过程和过硫酸盐高级氧化工艺(PS-AOPs)，其中传统Fenton过程采用双氧水(H2O2)、PS-AOPs采用过硫酸盐(PDS)或者过氧单硫酸盐(PMS)。
13.根据权利要求10所述的催化剂在抗生素污水处理中的应用，其特征在于，所述抗生素污染废水的高级氧化过程中可加入羟胺溶液，羟胺溶液与抗生素溶液的体积比为0.1～0.5mL/L，此时反应温度明显降低，催化效率显著提高。
...【技术特征摘要】
1.一种基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：将凹凸棒石原矿粉置于分散剂溶液中，微区间强剪切处理后超声，静置去沉淀，凹凸棒石浆液经分级离心、烘干、研磨得到精制改性凹凸棒石。
3.根据权利要求2所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒石原矿粉的粒径为过200目筛；凹凸棒石原矿粉和分散剂溶液的混合质量体积比为1g:10ml；剪切速率为1500～3000r/min，剪切0.5h，超声1h；所述烘干温度为60～105℃，所述研磨过200目筛。
4.根据权利要求2所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，分散剂为聚丙烯酸钠、多偏磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠和正磷酸钠中的一种或几种；分散剂质量为凹凸棒石原矿粉质量的1～5％。
5.根据权利要求2所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，分级离心至少包括两级以上离心处理，其中，第一级离心转速为800～2800r/min，离心时间为30～120min；第二级离心转速为8000～10000r/min，离心时间为5～30min。
6.根据权利要求1所述的基于精制改性凹凸棒石去除水体中抗生素的催化剂的制备方法，其特征在于，在进行步骤b前，精制改性凹凸棒石还经过以下处理：精制改性凹凸棒石和铜盐溶液混匀后搅拌条件下加入十六烷基胺进行微区间强剪切处理，产物过滤，不经洗涤直接转入60～80℃环境中烘干。
7.根据权利要求6所述的基于精制改性凹凸棒石去...
【专利技术属性】
技术研发人员：李慧玉，冯拥军，王兴鹏，李纯莉，曹鼎，唐平贵，陈馨，温志玉，张壹杰，王丽忠，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。