[发明专利]一种用于抗生素废水催化氧化处理的复合催化剂

说明书

本发明属于抗生素废水的处理技术领域，具体涉及一种用于抗生素废水催化氧化处理的复合催化剂，本发明将助催化剂MoS₂引入到Fe³⁺催化剂中，用于抗生素废水的催化氧化处理时，可通过在反应过程中产生表面络合态三价铁和加速铁在不同价态间的循环来扩展Fe³⁺的高pH值适用性，促进强氧化性物种自由基的产生，从而提高抗生素污染物在中性条件下的去除效果和减少铁泥的产生。

技术领域

本发明属于抗生素废水的处理技术领域，具体涉及一种用于抗生素废水催化氧化处理的复合催化剂。

背景技术

自青霉素用于临床治疗以来，已有数千种抗生素被合成并被广泛地用于人类感染性疾病的治疗以及水产、畜牧养殖等行业，为人类生产和生活提供了有效的保障。然而，抗生素的过度使用导致各种耐药菌和耐药基因在环境中被不断检出。耐药基因可通过遗传和水平基因转移在亲代和其它菌种间传播而引发细菌的多重耐药性，严重威胁人类健康、生态安全及全球公共卫生系统的有效性。污水处理厂是人类生产、生活污水的交汇点，也是抗生素的储存库。然而，现有污水处理厂难以完全去除抗生素，致使大量的抗生素被释放到环境中，成为国内外广为关注的一类新兴污染物。因此，研发废水中抗生素的控制技术是当前环境科学领域的研究热点和前沿课题之一。

基于自由基的高级氧化技术具有氧化能力强的优点，在高效去除难降解有机污染物方面具有极大的优势。其中，以Fe²⁺为催化剂、H₂O₂为氧化剂的传统Fenton反应具有操作简单、氧化能力强的特点，被广泛用于有机污染物的污染控制方面，并且已有诸多的实际工业应用案例。然而，由于Fe³⁺在高溶液pH值条件下不稳定，传统Fenton反应只能在酸性条件下使用(2.5-3)。同时，反应完成后需要将出水的pH调节至中性环境。在这一过程中，会有大量的铁泥产生，导致成本提高和二次污染。

Fe²⁺能与氧化剂PMS(过一硫酸盐)迅速反应生成羟基自由基和硫酸根自由基氧化去除污染物，但Fe³⁺的沉淀和还原困难严重地影响着这一技术的活性。为了解决铁离子的沉淀问题，多种固体含铁材料如含铁矿物、铁氧化物等被广泛的用于催化PMS的研究。然而，由于污染物的催化降解是非均相反应过程，受表面活性位点的限制，这类反应的活性往往不高，导致目标污染物的降解动力学过于缓慢。而针对铁在不同价态间转换困难的问题，一般是通过外在添加一些还原剂如盐酸羟胺、抗坏血酸等来促进铁的还原，进而能够显著地加速氧化性物种的产生。然而，这些强还原剂本身也是自由基捕获剂，在水溶液中有很高的溶解度，在实际应用过程中其最佳的用量难以控制，且可能会造成二次污染。因此，有必要开发一种新型催化剂来加速铁在不同价态间的循环和抑制Fe³⁺在中性/高pH条件下的水解沉淀。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于抗生素废水催化氧化处理的复合催化剂，通过往Fe³⁺中添加助催化剂MoS₂组成复合催化剂，从而提高铁基催化剂的高pH值适用性，减少铁泥的产生。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种复合催化剂，包括MoS₂和Fe³⁺。

优选地，所述Fe³⁺的质量含量为1‰～20‰。

本发明还提供了上述的复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将MoS₂加入到铁源的水溶液中，搅拌混合均匀得到混合物；

S2、混合物经干燥后制得复合催化剂。

优选地，所述铁源为硝酸铁(Fe(NO₃)₃)·9H₂O。