[发明专利]一种可见光催化降解水中典型抗生素的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，是关于典型广谱抗生素污水的处理方法，具体为一种利用氯化锶掺杂氧化铋光催化剂在可见光下催化降解水中典型抗生素的方法。

背景技术

抗生素是指微生物产生的在低浓度下能抑制其他微生物生长的小分子天然有机化合物。人们很早就发现某些微生物对另外一些微生物的生长繁殖有抑制作用。自1929年Fleming发现青霉素并由Florey和Chain用于临床以来，目前抗生素的种类已达几千种，在临床上常用的亦有几百种，其主要是从微生物的培养液中提取或者用合成、半合成方法制造。主要的抗生素类型包括：四环素类抗生素、磺胺类抗生素、哇诺酮类抗生素。近年来，作为一类广谱有机污染物，抗生素在环境中的归趋及其对环境的潜在危害逐步受到人们的关注，已成为环境领域的研究热点之一。

已有研究表明，全世界水体范围内均能检测出较高浓度的抗生素。我国是抗生素生产和消费大国。据统计，2003年仅青霉素产量就为28000吨，占世界总产量的60％；土霉素产量10000吨，占世界总产量的65％；多西环素产量也为世界第一。并且我国抗生素的使用量非常大，我国药物处方中抗生素占70％，与西方国家30％比例相比，反映了我国抗生素滥用情况严重。从化学性质上看，抗生素为水溶性化合物易迁移，污染生态系统，对地下水造成威胁。抗生素在环境中富集多年后，其高浓度、持久性将对环境产生不利的影响。

抗生素废水来源十分广泛，如人类疾病治疗、畜禽养殖、制药企业排污等各种途径。这些残留于环境中的抗生素可以通过饮用水、畜禽产品等途径进入食物链，导致人体内产生相应的抗生素耐药性。另外，由于受环境中同时存在多种不同浓度抗生素的影响，对抗生素具有耐药性的微生物，甚至耐药性极强的超级微生物也在环境中逐渐出现，而这些耐药基因同样可能通过各种途径转移给人类。长期如此恶性循环，将对人类的生命健康构成严重威胁。由于抗生素废水具有生物毒性大、含有抑菌物质等特点，传统的生物处理法在处理这类难降解有毒有机废水尤其是含残留微量抗生素的废水时显得力不从心。目前关于抗生素的降解修复研究还处于起步阶段，其中降解技术主要包括光催化降解、臭氧氧化降解、电化学降解和化学氧化还原降解等。但这些方法和技术不同程度地存在操作复杂，费效比高，净化不彻底等问题，有的甚至需要极端条件。而且，现在关于光催化降解抗生素的研究主要是在紫外光(254nm)照射条件下催化降解，难以在自然条件下实现。因此，亟待开发一种简单易行、成本低廉的降解水体中典型抗生素的技术。

可见光催化技术具有二次污染少、反应条件温和、操作简便、能耗低等优点而倍受关注，是污染控制化学技术领域中一项重要的高级氧化技术。随着环境与能源问题的凸显，直接利用太阳能来解决能源枯竭和环境污染无疑是一个节能环保的方法。直接利用太阳能中可见光催化进行水处理被认为是价廉、高效、环境友好的技术之一。近年来，基于氧化铋的光催化剂由于具有较强的可见光吸收能力逐渐成为新型光催化剂的研究热点。多数铋系光催化剂在可见光范围内有明显的吸收，光催化活性较好，性质稳定。通过调节制备和改性方法，可以显著提高铋系半导体材料的可见光吸收能力，抑制光生电子和空穴复合，从而进一步提高其光催化性能。研究表明，经过金属掺杂调节能带结构可强化氧化铋光催化还原活性。因此，在可见光下利用金属掺杂氧化铋催化降解水体中的典型抗生素，不仅为水中典型抗生素的去除提供一种简单可行的环境友好技术，也为研究环境中典型抗生素的迁移转化提供了一种新的思路，有着广阔的应用发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光催化降解水中典型抗生素的方法，首先利用溶剂热合成方法制备得到的氯化锶掺杂氧化铋作为光催化剂，在可见光照射条件下能够实现对典型抗生素的降解，以达到去除水中典型抗生素的目的。该方法所采用的光催化剂制备方法简单，降解过程中使用可见光，可以充分利用太阳光能，且方法操作容易，成本低廉，高效省时。

本发明的技术方案是：

本发明提供的可见光催化降解水中典型抗生素的方法是以氯化锶掺杂氧化铋作为光催化剂，然后利用该光催化剂在可见光照射条件下催化降解水中的典型抗生素。这种可见光催化降解水中典型抗生素的方法包括两个步骤：光催化剂的制备及利用其在可见光下催化降解水中典型抗生素。

其中光催化剂的制备步骤包括：

1)将氯化锶、五水硝酸铋和嵌段共聚物溶于2mol/L硝酸中形成复合溶胶前驱液；