一种提升四环素药物光电催化降解效果的方法技术

本发明专利技术述及一种提升四环素药物光电催化降解效果的方法，包括以下步骤：步骤1：将凹凸棒土溶于纯净水，搅拌至形成混合均匀的凹凸棒土悬浮液，调节其pH值为3.5，过滤得到凹凸棒土滤液。步骤2：将含有以三种四环素药物TCs为降解对象的污水中的TCs的质量体积比浓度调整至100mg.L-1以下，再加入凹凸棒土滤液，将含凹凸棒土滤液的污水作为反应溶液，其中凹凸棒土质量体积比浓度为1mg.L-1-100mg.L-1，调节反应溶液pH值在2.5-7.5范围内。步骤3：TiO2纳米管作为光阳极放入反应溶液，置于光反应仪中进行光电催化反应。加入凹凸棒土滤液后，TCs的降解效果得到提升。本发明专利技术中，光电催化体系中加入凹凸棒土的方法简单，凹凸棒土价格低廉，易于在TiO2光催化降解污染物领域得到应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于光催化降解污染物领域。
技术介绍
四环素药物是抗生素中的一大类，在畜牧业、水产养殖业中广泛使用，人和牲畜服用的四环素药物进入生物体后，并不被完全吸收，大部分以原形的形式排出体外，随雨水、地表径流等进入环境水体。此外，制药废水的排放也是这类抗生素进入环境的重要来源。四环素药物在环境中不易降解，不断积累，对水体生态环境和人体健康造成极大的潜在威胁。利用1102光(电)催化技术降解四环素药物具有较好的效果。而TiO2催化剂活性的 高低对降解效果有直接的影响，其他条件相同时，TiO2活性高则降解效果较好，但TiO2在使用中存在活性下降现象，从而影响光(电)催化反应效果。凹凸棒土具有优良的吸附性能，已有较多作为吸附剂、絮凝剂使用的研究，且含有多种天然矿物质元素，如Mg，Al，Si，Fe等。将凹凸棒土与光电催化技术相结合降解四环素药物，例如采用“凹凸棒土吸附预处理+TiO2光(电)催化反应”的工艺流程，预处理中利用了凹凸棒土的吸附性能，光电催化反应中如果还能利用残留凹凸棒土的某些成分的作用增强TiO2催化剂(主要研究活性已下降的TiO2)的催化活性，则就能达到提升四环素药物光电催化降解效果的目的。
技术实现思路
本专利技术提供，利用本专利技术，在光电催化降解四环素药物的反应中使用活性下降的TiO2纳米管作为催化剂，也能取得较为理想的降解效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，包括以下步骤步骤I :凹凸棒土悬浮液的过滤处理将凹凸棒土溶于纯净水，搅拌至形成混合均匀的凹凸棒土悬浮液，用H2SO4溶液调节其PH值为3. 5，过滤得到凹凸棒土滤液。步骤2 :将含有以四环素、土霉素、金霉素三种四环素药物TCs为降解对象的污水中的TCs的质量体积比浓度调整至IOOmg · L-1以下，再将凹凸棒土滤液加入到浓度调整后的污水中，将含凹凸棒土滤液的污水作为反应溶液，其中凹凸棒土在反应溶液中的质量体积比浓度为Img -L^1-IOOmg · Λ用H2SO4溶液和NaOH溶液调节反应溶液的pH值在2. 5-7. 5范围内。步骤3 :活性下降的TiO2纳米管催化剂作为光阳极，钼片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将光阳极、对电极及参比电极放入步骤2得到的反应溶液中。将反应溶液置于光反应仪中进行光电催化降解反应，紫外光源为15w紫外灯(主波长> 365nm，光量子通量为2. 21 μ w · cnT2)，在光阳极与对电极之间施加电压I. 0V,反应过程中持续曝气，曝气流量为O. 2L · min—1。光电催化反应3小时，于不同时间点取样，采用高效液相色谱仪同时测定四环素、土霉素、金霉素的浓度，取其平均浓度计算TCs的降解率，用反应3小时时的TCs降解率表示TiO2纳米管的催化活性及降解效果，TCs降解率大则表示TiO2纳米管的催化活性高，降解效果好。 本专利技术的有益效果是，在反应溶液中加入一定量凹凸棒土滤液后，凹凸棒土滤液中存在的Fe3+离子在光电催化反应体系中能够捕获部分光生电子，阻止光生电子一空穴对的再复合，且Fe3+离子在紫外光照下能激发产生·0Η，使得活性下降的TiO2纳米管催化剂的催化活性得以增强，四环素药物的光电催化降解效果得到改善，与不加凹凸棒土滤液相比，一定条件下其降解率上升了 23.6%。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图I是TCs初始质量体积比浓度对TCs降解率的影响图(凹凸棒土质量体积比浓度分别为 Img · L'IOmg · Ι71、IOOmg · Ι71)。图2是反应初始pH值对TCs降解率的影响图(TCs初始质量体积比浓度为IOmg · L_\凹凸棒土质量体积比浓度分别为Img · L'IOmg · L'IOOmg · L—1)。图3是反应初始pH值对TCs降解率的影响图(TCs初始质量体积比浓度为30mg · L_\凹凸棒土质量体积比浓度分别为Img · L'IOmg · L'IOOmg · L—1)。图4是反应初始pH值对TCs降解率的影响图(TCs初始质量体积比浓度为IOOmg · L_\凹凸棒土质量体积比浓度分别为Img · L'IOmg · L'IOOmg · L—1)。图5是凹凸棒土质量体积比浓度对TCs降解率的影响图(TCs初始质量体积比浓度分别为 IOmg · L'30mg · L'IOOmg · L-1)。图6是反应前后溶液中Fe2+和总铁质量百分比含量的变化图。图7是凹凸棒土的Fe2p3/2拟合图谱。图8是Fe3+在光电催化体系中的作用机理图。具体实施例方式实施例I :，包括以下步骤步骤I :凹凸棒土悬浮液的过滤处理将凹凸棒土溶于纯净水，搅拌至形成混合均匀的凹凸棒土悬浮液，用H2SO4溶液调节其PH值为3. 5，过滤得到凹凸棒土滤液。步骤2 :将含有以四环素、土霉素、金霉素三种四环素药物TCs为降解对象的污水中的TCs的质量体积比浓度调整至IOOmg · L-1以下，再将凹凸棒土滤液加入到浓度调整后的污水中，将含凹凸棒土滤液的污水作为反应溶液，其中凹凸棒土在反应溶液中的质量体积比浓度分别为Img · L—1、IOmg · L—1及IOOmg · L—1，用H2SO4溶液和NaOH溶液调节反应溶液的pH值为3.5。步骤3 :活性下降的TiO2纳米管催化剂作为光阳极，钼片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将光阳极、对电极及参比电极放入步骤2得到的反应溶液中。将反应溶液置于光反应仪中进行光电催化降解反应，紫外光源为15w紫外灯(主波长> 365nm，光量子通量为2. 21 μ W · cnT2)，在光阳极与对电极之间施加电压I. OV,反应过程中持续曝气，曝气流量为O. 2L · min—1。光电催化反应3小时，于不同时间点取样，采用高效液相色谱仪同时测定四环素、土霉素、金霉素的浓度，取其平均浓度计算TCs的降解率，用反应3小时时的TCs降解率表示TiO2纳米管的催化活性及降解效果。图I考察了反应溶液中三种凹凸棒土质量体积比浓度(即Img · L-1UOmg · L—1及IOOmg · L—1，图中分别以“凹 Img · L-1，，“凹 IOmg · L-1，，“凹 IOOmg · L—1”表示，下同)时，TCs初始质量体积比浓度对TCs降解率的影响。TCs初始质量体积比浓度低于IOOmg · Γ1时，三种凹凸棒土浓度下均呈现出TCs初始质量体积比浓度越高，其降解率越低的趋势。降解率高低与该体系中产生的· OH数量有关，相同条件下产生的· OH数量相当，只能对有限数量的TCs进行氧化分解，因此初始浓度越高，被氧化部分的TCs占其初始浓度的比 例越低，TCs降解率越低。而三个凹凸棒土质量体积比浓度中，IOmg · L-1时的TCs降解率总体高于Img · Γ1和IOOmg · Γ1时的TCs降解率，将在实施例3中分析。实施例2 :—种提升四环素药物光电催化降解效果的方法，包括以下步骤步骤I :凹凸棒土悬浮液的过滤处理将凹凸棒土溶于纯净水，搅拌至形成混合均匀的凹凸棒土悬浮液，用H2SO4溶液调节其PH值为3. 5，过滤得到凹凸棒土滤液。步骤2 :将含有以四环素、土霉素、金霉素三种四环素药物TCs为降解对象的污水中的TCs的质量体积比浓度分别调整为IOmg ·本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升四环素药物光电催化降解效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：凹凸棒土悬浮液的过滤处理将凹凸棒土溶于纯净水，搅拌至形成混合均匀的凹凸棒土悬浮液，用H2SO4溶液调节其pH值为3.5，过滤得到凹凸棒土滤液，步骤2：将含有以四环素、土霉素、金霉素三种四环素药物TCs为降解对象的污水中的TCs的质量体积比浓度调整至100mg·L?1以下，再将凹凸棒土滤液加入到浓度调整后的污水中，将含凹凸棒土滤液的污水作为反应溶液，其中凹凸棒土在反应溶液中的质量体积比浓度为1mg·L?1?100mg·L?1，用H2SO4溶液和NaOH溶液调节反应溶液的pH值在2.5?7.5范围内，步骤3：TiO2纳米管催化剂作为光阳极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将光阳极、对电极及参比电极放入步骤2得到的反应溶液中，将反应溶液置于光反应仪中进行光电催化降解反应，紫外光源为15w紫外灯，在光阳极与对电极之间施加电压1.0V，反应过程中持续曝气，曝气流量为0.2L·min?1，光电催化反应3小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅大放，刘翠云，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：