[发明专利]六方铁氧体活化过氧单硫酸盐降解水中抗癫痫药物的方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，公开了一种基于六方铁氧体活化过氧单硫酸盐去除水中抗癫痫药物的方法。本发明通过以下步骤来实现：一、制备CoFe₁₂O₁₉；二、配制一定浓度含奥卡西平的溶液；三、投加CoFe₁₂O₁₉；四、投加过氧单硫酸盐溶液；五、采用外加磁场分离CoFe₁₂O₁₉，即可完成一种利用六方铁氧体活化过氧单硫酸盐去除水中抗癫痫药物的方法。使用本发明的CoFe₁₂O₁₉可以高效活化过氧单硫酸盐去除水中抗癫痫药物(去除率超过99％)；使用过程中金属离子溶出率极低，不会造成二次污染；本发明使用的固体催化剂具有良好的永磁性能，可通过外加磁场分离且循环使用，降低运行成本。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种利用六方铁氧体活化过氧单硫酸盐去除水中抗癫痫药物的方法。

背景技术

随着科技水平的不断发展以及人们环境安全意识的不断提高，水体中新兴微量有机污染物引起了公众的广泛关注。药物和个人护理品(Pharmaceuticals and PersonalCare Products,PPCPs)作为一种常见的新兴污染物，因其大量生产、广泛使用以及具有难降解特性，不断在地表水、地下水、污水厂出水、海水、污泥以及土壤中被检出，甚至在饮用水源水中也被检出，但其质量浓度较低，多数情况下污染水平在ng/L～μg/L之间。然而，大部分的PPCPs类污染物具有较高的生物活性、较强的生物积累性和持久性且生物降解过程缓慢等特征，因此很难从水环境中“逃逸”。同时，由于人类在生产活动过程中的大量使用，使PPCPs类污染物源源不断地进入水体环境，造成了“伪持久性”的状态。这类物质在环境中的不断累积对生态环境存在潜在风险，对环境中的生物存在着潜在生态毒性，对人类健康也存在负面影响。奥卡西平(Oxcarbazepine,OXC)以其独特的优良性能而逐渐成为全球性的一线广谱抗癫痫药物，是一种典型的新兴有机污染物。由于OXC广泛大量的使用，导致其在水环境中被频繁检出，其检出浓度水平与卡马西平的浓度水平一样高。因此，亟需寻找有效方法解决水环境中OXC的污染问题。

基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的高级氧化体系是近年来备受关注的水处理新技术，并已经逐渐应用到水中各种有机污染物的去除。与·OH相比，SO₄^-·具备氧化还原电位高、半衰期长、受pH值影响小以及优先选择攻击含不饱和键和芳香π电子的有机污染物等优点。此外，相较于传统产生·OH的双氧水，产生SO₄^-·的过氧单硫酸盐在常温下具有呈固体结晶状、易于运输保存、水溶性好、化学性质稳定等特点，使其在实际应用中具有明显优势。常用的过氧单硫酸盐激活方式包括UV、超声以及均相或者非均相形式的过渡态金属离子等。虽然UV和超声催化过氧单硫酸盐体系均能有效地去除目标污染物，但是反应体系能耗较大，且过氧单硫酸盐转化利用率较低，目标污染物的矿化度较低。过渡态金属离子催化过氧单硫酸盐生成SO₄^-·具有高效、低耗等优点。与均相催化剂相比，非均相催化剂以固体形式存在，易于分离，流程简单，既避免了催化剂流失，也降低了水处理成本，更具实际应用价值。

六方铁氧体是一类具有丰富晶体结构和磁结构的材料，是典型的非线性磁结构诱导的多铁性材料，具有良好的永磁性能。飞利浦实验室在二十世纪五十年代所发现的通式为“MFe₁₂O₁₉”的六方铁氧体，至今依旧是人们研究关注的一个热点。其中，含有钡和钴作为二价阳离子的铁氧体是最佳的六方铁氧体。在众多过渡金属离子中，Co²⁺对过氧单硫酸盐具有最佳的催化活性。因此，如能制备含钴的六方铁氧体，则可保证高效催化过氧单硫酸盐的同时，通过外加磁场方便地回收催化剂，这在控制水中新兴有机污染物，保障水质安全的研究领域将是一个全新的突破。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的缺陷，首次提出了一种利用六方铁氧体活化过氧单硫酸盐去除水中抗癫痫药物的方法。