光催化降解水中拟除虫菊酯类农药的方法技术

本发明专利技术涉及一种光催化降解水中拟除虫菊酯类农药的方法，其特征是以载有纳米ZrO2和Cr2O3复合氧化物的聚乙烯醇薄膜为载体催化剂，将此载体催化剂置于盛有待处理水溶液的光催化反应器中，在紫外光照射下，可将水中的拟除虫菊酯类农药迅速分解。载体催化剂的制备方法为：将平均分子量为80000～90000、醇解度为70％～80％的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为1∶20～50，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90℃，在不断搅拌下，将超声波分散过的ZrO2和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌2～3小时，形成均匀胶状溶液；将洗净的陶瓷基体材料浸入上述溶液中恒温静置1～3小时，取出在180～230℃温度下烘烤0.5～1.5小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为50～200纳米的催化剂薄膜，冷却后即得。本发明专利技术方法既可用于处理各种含拟除虫菊酯类农药的废水，也可用于降解粮食、水果、茶叶或中草药等农产品水提物中的拟除虫菊酯类残留农药。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降解农药的方法，尤其是光催化降解水溶液中拟除虫菊酯类农药 的方法，属于催化

技术介绍
随着农业产业化的发展，化学农药在我国粮食、蔬菜、水果、茶叶和药材等农产品 的生产中发挥着越来越重要的作用。但是，由于人们对农药在自然界生物体中的运动规律， 诸如代谢途径、降解方式和残留积蓄等方面的知识掌握不够，在享受化学农药带来丰收喜 悦的同时，常常忽略了其残留带来的危害。拟除虫菊酯是一类能防治多种害虫的仿生广谱 杀虫剂，其杀虫能力比老一代杀虫剂如有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类提高10 100倍，属 于高效低毒化学农药，作为有机氯等农药的替代品被广泛应用。农产品在种植和仓储过程 中可能使用一些拟除虫菊酯类农药，以防治病虫害，同时也带来了农产品的农药残留问题。 拟除虫菊酯为神经毒物，近年研究证明其具有拟雌激素活性，能干扰内分泌，应加强对其残 留量的检测。目前我国尚未制订拟除虫菊酯农药残留限量的国家标准，国际上(如欧盟) 对茶叶等食品中菊酯类农药残留规定了严格的限量。建立一种能快速转化拟除虫菊酯类农药的方法，不仅有利于保护环境，而且能有 效处理许多农产品的水提物，为提高我们的生活水平提供保障。目前常见的拟除虫菊酯类 农药的降解方法都或多或少存在一些缺陷(1)利用微生物降解选择性比较高，但菌种的 培养非常麻烦，在降解时菌种对温度的要求十分严格，只有在其最佳的温度下才有较高的 降解率，大规模利用比较困难；( 利用臭氧氧化降解具有广谱性，但也同时会破坏有效成 分，因此比较适合工业废水处理，另外降解所需时间比较长，而且臭氧的制造费用比较高。利用机械球磨脱氯适合固体粉末物质，通常是在氩气氛围中将CaO和含药物料混合在 一起，在钢罐中球磨，经过十多个小时后，可基本脱除物料中的农药，此方法耗时长，费用昂 贵，适用面窄；(4)利用光催化降解技术前景广阔，这种方法利用光催化剂在紫外光作用下 产生的具有氧化还原能力的电子一孔穴对对目标物进行有效分解，文献中大多利用纳米 TiO2的水悬浮液来催化降解水溶液中的农药，存在的主要问题有两个，一是催化材料很难 回收利用甚至由此产生二次污染，二是单一纳米材料的降解选择性不高
技术实现思路
本专利技术的目的是克服以往技术的不足，提供一种高选择高效率的光催化降解水中 拟除虫菊酯类农药的方法。用这种方法处理含拟除虫菊酯类农药的水溶液，具有降解速度 快、不破坏有效成分、无二次污染、催化剂可反复使用和操作方便等特点。本专利技术所述的是以^O2和Cr2O3纳米复 合氧化物为催化剂，将其固载于聚乙烯醇薄膜中作为载体催化剂，将此载体催化剂置于盛 有待处理水溶液的光催化反应器中，开启搅拌器，在紫外光照射下，90分钟内即可将水溶液 中的拟除虫菊酯类农药分解。载体催化剂的制备方法为将平均分子量为80000 90000、醇解度为70 % 80 %的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸馏水中，聚乙烯醇和水的 质量比为1 20 50，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90°C，在不断搅拌下，将超声波分散过 的粒径为20 60纳米的和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌2 3小时，形成 均勻胶状溶液。将洗净的陶瓷基体材料(可以是各种形状)浸入上述溶液中恒温静置1 3小时，取出在180 230°C温度下烘烤0. 5 1. 5小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为 50 200纳米的催化剂薄膜，冷却后即得。本专利技术具有如下显著特点(1)载体催化剂化学性质稳定，耐酸、耐碱、耐热，寿命长，可以反复使用，不会造成 二次污染；(2)对拟除虫菊酯类农药降解选择性好，一般在紫外光照射90分钟内可去除水溶 液中90%以上的氨基甲酸酯类农药，而其他有效成分则几乎没有变化；(3)本专利技术方法既可用于处理各种含拟除虫菊酯类农药的废水，也可用于降解粮 食、水果、茶叶或中草药等农产品水提物中的拟除虫菊酯类残留农药。具体实施例方式实施例1将平均分子量为80000、醇解度为80%的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸 馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为1 30，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90°C，在不断搅拌 下，将超声波分散过的粒径为50纳米的和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌2 小时，形成均勻胶状溶液。将洗净的陶瓷基体材料(可以是各种形状)浸入上述溶液中恒 温静置2小时，取出在190°C温度下烘烤1小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为50 200 纳米的催化剂薄膜，自然冷却后即得载体催化剂。应用将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有溴氰菊酯(敌杀死)的水溶 液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，50分钟可使水溶液中的溴氰菊酯降解93%。实施例2将平均分子量为90000、醇解度为70%的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸 馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为1 40，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90°C，在不断搅拌 下，将超声波分散过的粒径为40纳米的和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌3小 时，形成均勻胶状溶液。将洗净的陶瓷基体材料(可以是各种形状)浸入上述溶液中恒温 静置1小时，取出在200°C温度下烘烤0. 5小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为50 200 纳米的催化剂薄膜，自然冷却后即得载体催化剂。应用将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有氯氰菊酯(兴棉宝)的水溶 液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，60分钟可使水溶液中的兴棉宝降解92%。实施例3将平均分子量为85000、醇解度为75%的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸 馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为1 25，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90°C，在不断搅拌 下，将超声波分散过的粒径为45纳米的^O2和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌2小 时，形成均勻胶状溶液。将洗净的陶瓷基体材料(可以是各种形状)浸入上述溶液中恒温 静置3小时，取出在210°C温度下烘烤1. 5小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为50 200纳米的催化剂薄膜，自然冷却后即得载体催化剂。应用将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有戊氰菊酯(速灭杀丁)的水 溶液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，80分钟可使水溶液中的速灭杀丁降解95%。实施例4将平均分子量为80000、醇解度为70%的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸 馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为1 40，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90°C，在不断搅拌 下，将超声波分散过的粒径为35纳米的和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌3小 时，形成均勻胶状溶液。将洗净的陶瓷基体材料(可以是各种形状)浸入上述溶液中恒温 静置1. 5小时，取出在220°C温度下烘烤1小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为50 200 纳米的催化剂薄膜，自然冷却后即得载体催化剂。应用将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有二氯苯醚菊酯的水溶液注 入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，60分钟可使水溶液中的二氯苯醚菊酯降解93%。实施例5将平均分子量为90000、醇解度为80%的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸 馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为1 45，聚乙烯醇充分溶胀后升温到90°C，在不断搅拌 下，将超声波分散过的粒径为50纳米的和Cr2O3粉体加入上述混合液中，继续搅拌3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光催化降解水中拟除虫菊酯类农药的方法，其特征是以载有纳米ＺｒＯ２和Ｃｒ２Ｏ３复合氧化物的聚乙烯醇薄膜为载体催化剂，将此载体催化剂置于盛有待处理水溶液的光催化反应器中，在紫外光照射下，可将水中的拟除虫菊酯类农药分解；载体催化剂的制备方法为：将平均分子量为８００００～９００００、醇解度为７０％～８０％的聚乙烯醇粉末在不断搅拌下缓缓加入蒸馏水中，聚乙烯醇和水的质量比为１∶２０～５０，聚乙烯醇充分溶胀后升温到９０℃，在不断搅拌下，将超声波分散过的ＺｒＯ２和Ｃｒ２Ｏ３粉体加入上述混合液中，继续搅拌２～３小时，形成均匀胶状溶液；将洗净的陶瓷基体材料浸入上述溶液中恒温静置１～３小时，取出在１８０～２３０℃温度下烘烤０．５～１．５小时，使陶瓷基体材料表面形成厚度为５０～２００纳米的催化剂薄膜，冷却后即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周考文，王树聪，何悦，
申请(专利权)人：北京联合大学生物化学工程学院，
类型：发明
国别省市：11