[发明专利]一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法

权利要求书

1.一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于含抗生素的废水中加入催化剂，加酸调节pH至弱酸状态后，于黑暗条件下吸附平衡，随后加入双氧水，于可见光照射条件下进行多相光类芬顿催化反应，反应结束后，离心分离回收催化剂，即得治理后的废水；其中，所述催化剂为具备纳米晶自组装规则团簇结构的铋铁氧体纳米催化剂，所述铋铁氧体纳米催化剂中的Bi与Fe的摩尔比为1 : 1~3；所述废水中的抗生素为喹诺酮类抗生素、磺胺类抗生素和四环素类抗生素中的至少一种。

2.如权利要求1所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于所述废水中抗生素的总有机浓度在1mg/L以下，废水中的抗生素为磺胺甲恶唑、四环素、环丙沙星、左氧氟沙星中的至少一种，优选为磺胺甲恶唑、四环素、环丙沙星中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于加酸调节pH的具体过程为：加入浓度为0.1~0.4mM的H₂SO₄溶液调节废水的pH值为4.5~6.5。

4.如权利要求1所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于所述具备纳米晶自组装规则团簇结构的铋铁氧体纳米催化剂的制备方法包括以下步骤：

1）将铋盐、铁盐和柠檬酸按照1 : 1~3 : 5~8的摩尔比溶于浓度为1~3M的HNO₃水溶液中，搅拌使混合液中的柠檬酸和Bi/Fe离子之间相互作用形成三核Bi/Fe-柠檬酸盐络合物；其中铁盐在所述HNO₃水溶液中的添加浓度为0.5~2g/mL；

2）在剧烈搅拌下将浓度为10~15M的NaOH水溶液加入到步骤1）所得混合液中，使混合液中的三核Bi/Fe-柠檬酸盐络合物转化为具有丰富柠檬酸盐表面活性的Bi/Fe复合氢氧化物；其中所述NaOH水溶液与步骤1）中HNO₃水溶液的体积比为15~20 : 1；

3）将步骤2）所得含Bi/Fe复合氢氧化物的混合液转移至聚四氟乙烯容器中，于80~110℃温度下搅拌反应10~15小时，使Bi/Fe复合氢氧化物进行低温脱水生成具有铋铁氧体的固体沉淀；反应结束后冷却至室温，离心分离出铋铁氧体沉淀，所得铋铁氧体沉淀用去离子水洗涤后进行收集；

4）将步骤3）所得铋铁氧体沉淀加入到助溶剂中超声分散形成悬浮液，然后在搅拌作用下加入柠檬酸对悬浮液中的铋铁氧体悬浮物进行表面改性，以促进其分散；然后加入尿素搅拌80~150分钟后，将悬浮液转移至水热釜中，再将水热釜置于烘箱中并于180~230℃温度下水热反应5~30分钟；反应结束后冷却至室温，过滤，滤渣经去离子水和乙醇洗涤后，干燥，然后在空气气氛且200~300℃温度下煅烧0.5~3小时，即制得所述的团簇结构化的纳米催化剂。

5.如权利要求4所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于步骤1）中，铋盐为五水硝酸铋，铁盐为九水硝酸铁。

6. 如权利要求4所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于步骤4）中，所述助溶剂为甲醇/水体积比为1 : 0.5~2的共溶剂。

7. 如权利要求4所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于步骤4）中的柠檬酸、尿素与步骤1）中铋盐的投料质量比为0.4~0.8 :3~5 : 0.8~2。

8. 如权利要求1所述的一种基于可见光敏化多相光类芬顿体系高效治理废水中抗生素的方法，其特征在于于黑暗条件下吸附平衡的时间为0.5-2h，废水与催化剂的质量比为3000~10000 : 1，催化剂与双氧水的质量比为1:2~5。