申请日2017.03.14
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号B01J23/755; C02F1/30; C02F101/38; C02F103/34
摘要
本发明公开了一种乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，包括以下步骤：将碳量子点‑钛酸镍复合降解剂添加到浓度为10mg/L～15mg/L的乙酰螺旋霉素抗生素废水中，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，完成对乙酰螺旋霉素的降解;所述碳量子点‑钛酸镍复合降解剂由以下方法制得：(1)制备钛酸镍前驱体溶液;(2)制备碳量子点溶液;(3)将钛酸镍前驱体溶液和碳量子点溶液混合进行水热反应，对沉淀产物进行后处理，得到碳量子点‑钛酸镍复合降解剂。该处理方法具有生成成本低、处理效果好等优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，包括以下步骤：
将碳量子点-钛酸镍复合降解剂添加到浓度为10mg/L～15mg/L的乙酰螺旋霉素抗生素废水中，碳量子点-钛酸镍复合降解剂与乙酰螺旋霉素抗生素废水的质量体积比为10g～20g∶100L，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，氙灯与所述乙酰螺旋霉素抗生素废水的液面距离为18cm～22cm，完成对乙酰螺旋霉素的降解;
所述碳量子点-钛酸镍复合降解剂由以下方法制得：
(1)将醋酸镍、钛酸四丁酯和柠檬酸钠加入到有机溶剂中，混合搅拌均匀，得到钛酸镍前驱体溶液;
(2)在葡萄糖的水溶液中加入乙二胺，搅拌均匀后在140℃～220℃下反应，时间为3h～8h，得到碳量子点溶液;
(3)将步骤(1)所得的钛酸镍前驱体溶液和步骤(2)所得的碳量子点溶液混合，搅拌均匀后在120℃～150℃下进行水热反应，时间为18h～24h，反应完毕后离心，对沉淀产物进行后处理，得到碳量子点-钛酸镍复合降解剂。
2.根据权利要求1所述的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述醋酸镍、钛酸四丁酯和柠檬酸钠的摩尔比为1∶1∶0.5～0.1。
3.根据权利要求2所述的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。
4.根据权利要求1所述的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述葡萄糖、乙二胺和水的比值为5～6mol∶0.25～0.5L∶8～10L。
5.根据权利要求1所述的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述钛酸镍前驱体溶液与碳量子点溶液的体积比为25～50∶2.5～5。
6.根据权利要求1～4任一项所述的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述后处理为：依次采用去离子水和乙醇对沉淀产物进行洗涤，在温度为45℃～65℃的环境下干燥6h～10h。
说明书
一种乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法
技术领域
本发明涉及抗生素废水处理技术领域，尤其涉及一种乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法。
背景技术
抗生素生产过程包括微生物发酵、过滤、萃取、结晶、提炼、精制等过程，产生的废水具有有机物浓度高、成分复杂、存在生物毒性物质、色度高、pH波动大、间歇排放等特点，是一类较难处理的工业废水。目前，国内外对水中抗生素的去除主要还是依赖常规的好氧、厌氧或厌氧加好氧的生物处理方法，但由于抗生素所具有的抗药性，使得生物处理方式无法正常发挥作用，处理后并不能完全达到制药工业废水污染物排放标准。因此，寻找高效、实用的抗生素废水处理方法成为许多企业的当务之急。
光催化是一项利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用的技术，通过这种手段来分解对人体和环境有害的有机物质，同时不会造成资源的浪费与附加污染的形成。大量研究表明，几乎所有的有机污染物都能被有效地光催化降解、脱色、矿化为无机小分子物质，从而消除对环境的污染和危害，因此，光催化降解已逐步成为有机物污染治理领域的研究热点之一，有望取代生物处理法，实现对抗生素尤其是具有生物毒性的抗生素的高效、稳定降解。目前应用最广泛的是紫外光激发的TiO2基光催化剂，但是由于其带隙较宽(3.2eV)，仅在紫外光范围有响应，在可见光范围内并不具有催化活性，因而TiO2基光催化剂在使用过程中对太阳光的利用率较低，这大大限制了这类催化剂的实际应用。近年来研究人员纷纷将目光转向了新型可见光活性光催化剂的开发，目前开发的可见光催化剂有带隙较窄的半导体材料，如钨酸铋、钛酸镍、铁酸锌等。在可见光的照射下，这类带隙较窄的半导体材料价带上的电子被激发到导带上形成电子-空穴对，分别引起氧化反应。然而，但是其光生电子和空穴的复合率过快，从而降低了其光催化活性，因此需要找到一种有效的方法降低这类半导体材料光生电子和空穴的复合率，提高这类半导体材料对有机污染物尤其是抗生素的光催化降解能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、成本低廉、处理效果好的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，解决了现有的钛酸镍基光催化剂光催化活性不高从而导致光催化降解抗生素效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，包括以下步骤：
将碳量子点-钛酸镍复合降解剂添加到浓度为10mg/L～15mg/L的乙酰螺旋霉素抗生素废水中，碳量子点-钛酸镍复合降解剂与乙酰螺旋霉素抗生素废水的质量体积比为10g～20g∶100L，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，氙灯与所述乙酰螺旋霉素抗生素废水的液面距离为18cm～22cm，完成对乙酰螺旋霉素的降解;
所述碳量子点-钛酸镍复合降解剂由以下方法制得：
(1)将醋酸镍、钛酸四丁酯和柠檬酸钠加入到有机溶剂中，混合搅拌均匀，得到钛酸镍前驱体溶液;
(2)在葡萄糖的水溶液中加入乙二胺，搅拌均匀后在140℃～220℃下反应，时间为3h～8h，得到碳量子点溶液;
(3)将步骤(1)所得的钛酸镍前驱体溶液和步骤(2)所得的碳量子点溶液混合，搅拌均匀后在120℃～150℃下进行水热反应，时间为18h～24h，反应完毕后离心，对沉淀产物进行后处理，得到碳量子点-钛酸镍复合降解剂。
优选地，所述步骤(1)中，所述醋酸镍、钛酸四丁酯和柠檬酸钠的摩尔比为1∶1∶0.5～0.1。
优选地，所述步骤(1)中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。
优选地，所述步骤(2)中，所述葡萄糖、乙二胺和水的比值为5～6mol∶0.25～0.5L∶8～10L。
优选地，所述步骤(3)中，所述钛酸镍前驱体溶液与碳量子点溶液的体积比为25～50∶2.5～5。
优选地，所述步骤(3)中，所述后处理为：依次采用去离子水和乙醇对沉淀产物进行洗涤，在温度为45℃～65℃的环境下干燥6h～10h。
本发明乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法的原理为：
通过水热合成法，可以使碳量子点附着在钛酸镍的表面，碳量子点可以接收钛酸镍导带中的电子，有效分离钛酸镍的光生电荷，从而抑制电荷的复合，因而更多的电子可以沿着碳量子点的导带网络传输，进而促使钼酸铋的电子-空穴寿命延长，提高了光生电子的利用率，从而提高催化剂的催化活性，更多的电子空穴对和溶液中的氧化剂或者还原剂发生反应生成活性自由基，降解乙酰螺旋霉素分子。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的乙酰螺旋霉素抗生素废水的处理方法，采用碳量子点-钛酸镍复合降解剂，在400W～600W的可见光下对乙酰螺旋霉素进行降解，由于采用水热合成法制备碳量子点-钛酸镍复合降解剂，可以使碳量子点附着在钛酸镍的表面，接收钛酸镍导带中的电子，阻止电荷的复合，提高钛酸镍催化剂的催化活性。另外，本发明以葡萄糖为原料水热合成碳量子点，所合成的碳量子点的尺寸很小，可在可见光下吸收低能光子，并释放出高能光子，从而激发钛酸镍形成电子空穴对，进一步提高了钛酸镍的光催化活性，因而本发明的处理方法对工业废水中乙酰螺旋霉素的去除率高，可达88%以上。
2、本发明的处理方法操作简单，反应条件容易控制、成本低廉，具有潜在的工业化应用前景。