[发明专利]一种以廉价材料为载体制备去除水中抗生素的臭氧催化剂的方法

说明书

本发明属于新型材料的制备及高级氧化技术处理废水的技术领域，涉及一种以廉价材料为载体制备去除水中抗生素的臭氧催化剂的方法。选取廉价材料牡蛎壳作为催化剂载体，采用湿式浸渍法，将牡蛎壳粉末浸渍于浸渍溶液中，浸渍结束后烘干、焙烧并筛选，得到负载金属氧化物的臭氧催化剂，并将其应用于臭氧催化氧化降解抗生素废水的体系中，显著提高了抗生素的矿化效率，表现出了很好的催化性能。该方法过程简单、操作方便，牡蛎壳廉价易得、安全环保，显著降低了臭氧催化氧化水处理成本，有利于臭氧催化氧化技术的广泛应用。

技术领域

本发明属于新型材料的制备及高级氧化技术处理废水的技术领域，涉及一种以廉价材料为载体制备去除水中抗生素的臭氧催化剂的方法，具体来说是选用廉价材料作为催化剂载体，在其表面负载铁氧化物，采用湿式浸渍法对催化剂进行制备并将该催化剂应用于臭氧催化氧化降解抗生素废水的体系中。

背景技术

近年来，抗生素的使用范围和用量日益増大，严重影响到水体环境及人类健康，如何选取一种高效的水处理技术去除水体中抗生素引起了研究学者的广泛关注。在众多水处理技术中，臭氧催化氧化因其氧化能力强，降解效率高等诸多优点被广泛使用。而在臭氧催化氧化过程中，催化剂的制备和选取是关键，目前，常用的臭氧催化氧化催化剂的载体主要有分子筛、γ-Al₂O₃以及碳材料等，通过采用湿式浸渍法、水热法、共沉淀法等多种方法，在载体表面负载含有过渡金属Fe、Cu、Ni、Mn、Ce及其氧化物，制备具有不同催化性能的催化剂。但由于制备过程相对复杂、制备条件较为严苛，限制臭氧催化氧化更广泛应用。选取廉价易得的材料制作催化性能良好的催化剂，将可以降低臭氧催化氧化技术水处理成本，有利于该技术的更广泛应用。

牡蛎壳作为一种廉价的生物复合材料，在中国沿海城市分布广泛，由于其具有比表面积大、廉价易得、安全无毒等优点，被认为是一种适用的催化剂载体。过渡金属Fe的铁氧化物廉价易获取，作为臭氧催化剂能够引发O₃转化为·OH，提高臭氧催化氧化效率。本发明以廉价材料牡蛎壳作为臭氧催化剂的载体，采用湿式浸渍法，在其表面负载Fe及其氧化物制备催化剂，用于含有环丙沙星抗生素废水的臭氧催化氧化降解。

发明内容

本发明主要针对目前臭氧催化剂的制备条件严苛、制备过程复杂、制备成本较高以及新兴污染物抗生素难以完全降解等问题，确立一种以廉价材料为载体制备去除水中抗生素的臭氧催化剂的方法。

该方法选用材料廉价易得，催化剂制备过程操作简便，提高抗生素去除效率的同时降低臭氧催化氧化技术水处理成本，进而有利于臭氧催化氧化技术的广泛应用。

本发明的技术方案：

一种以廉价材料为载体制备去除水中抗生素的臭氧催化剂的方法，具体步骤如下：

(1)牡蛎壳的预处理

清洗牡蛎壳去除杂质，用去离子水反复浸泡冲洗，烘干；粉碎，得到牡蛎壳粉；

(2)浸渍溶液的制备

配制浓度0.1-0.5mol/L的硝酸盐浸渍溶液；

(3)臭氧催化剂的制备

将牡蛎壳粉置于步骤(2)得到的硝酸盐浸渍溶液中浸泡，并搅拌；浸泡时间为12-24h；

对浸渍后的牡蛎壳粉进行反复冲洗，以去除表面残留的硝酸盐浸渍溶液，烘干，焙烧，焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为1-5h，再经200目筛网进行筛选，得到臭氧催化剂。

所述的焙烧温度为500℃，焙烧时间为3h。

所述的硝酸盐为Fe(NO₃)₃。

所述的臭氧催化剂的应用，步骤如下：