[发明专利]一种可见光催化剂材料的制备方法及其应用

说明书

一种可见光催化剂材料的制备方法及其应用，以硫脲化合物为前驱体，经程序式升温步骤煅烧，通过大小容器套叠放置依靠气相获取了硫掺杂的类石墨相氮化碳g‑C₃N₄可见光催化剂材料；将所述可见光催化剂材料用于污水中兽药类亚硝胺前体物的可见光催化降解；向含有兽药类亚硝胺前体物的溶液中投加该催化剂材料；将催化剂经过吸附‑脱附平衡后的溶液置于模拟太阳可见光环境下照射，氧化去除污水中的兽药类亚硝胺前体物。该技术适合处理含兽药类亚硝胺前体物的污水以及其他类似的难降解制药废水，反应所需原料广，成本低，条件简单易行，处理时间短，污染物去除率高，且无二次污染，有利于污水的资源化利用，工业化应用前景广阔。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及可见光催化剂材料的制备方法及其应用，尤其是在去除水体中兽药类亚硝胺前体物的应用。

背景技术

在污水的再生利用过程中，再生水的公共卫生安全一直是备受关注的问题，而消毒作为最后屏障是保障水质安全必不可少的一个环节。在目前众多消毒工艺中，氯消毒依其经济、高效、简便的优势，被广泛应用于水和污水的消毒处理。但同时，使用Cl₂消毒会产生大量的消毒副产物，如三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈和卤代醛等，并且随着分析手段的不断进步，近年来以N-亚硝基二甲胺(NDMA)为代表的亚硝胺类消毒副产物逐渐受到关注，并成为目前的研究热点之一。原因在于，NDMA等亚硝胺类消毒副产物是一种强致癌性物质，会引起肝癌、肺癌以及神经系统的损伤，其致癌风险和致突变性是传统的卤代消毒副产物的几十倍，所以必须要控制其在消毒过程中的生成，加大对亚硝胺类消毒副产物的产生和去除原理的研究。目前认为，污水中的亚硝胺类物质除了原料生产(或者使用)企业的排放和人体代谢之外，主要来自污水中的前体物通过(强化的)亚硝化反应和(修正的)1，1-二甲肼(UDMH)途径生成。为了控制消毒过程中亚硝胺类消毒副产物的生成，主要途径就是强化其前体物在污水处理系统中的去除。

已有研究表明，含有二甲胺(DMA)功能团的胺类(包括叔胺和季胺等)及其聚合物(如聚季铵盐)、二甲基酰胺类、阴离子交换树脂、含DMA功能团的药品与个人护理用品(PPCPs)、杀虫剂、除草剂、污水中的天然有机物(NOM)等是比较重要的NDMA前体物。随着研究的逐渐深入，越来越多的NDMA前体物被发现具有很高的生成潜能，但是仍有近80％尚处于未知状态。近年来，以四环素为代表的抗生素类药物因生物降解性能较差，在污水处理系统中得不到很好的去除，而其大部分又含有含DMA功能团，具备较高的NDMA生成潜能，逐渐受到关注。目前，关于抗生素类亚硝胺前体物的研究还相对较少，且更多关注的是人用抗生素，很少关注兽用抗生素。然而，从目前全球抗生素的使用情况来看，兽用抗生素的使用量远高于人用抗生素，主要原因在于兽用抗生素被长期以低剂量浓度添加于动物饲料中，用于促进家畜、家禽和鱼类的生长。而且在所使用的兽用抗生素中仅有少量被动物吸收利用，大部分仍会通过尿和粪便以母体或代谢产物的形式进入城市污水处理厂(或土壤环境)。进入城市污水的兽用抗生素，其中疏水性的部分经污水处理厂处理后通过剩余污泥的排放而得到去除，然而大部分在出水中仍然存在，这势必会对尾水的再生利用产生潜在风险。因此，很有必要对污水中能生成亚硝胺类消毒副产物前体物之一的兽用抗生素去除技术进行研发探索。