CN108946863B - 一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法。于抗生素废水中加入钨酸铜，催化超声降解100‑130min。本发明，以钨酸铜作为催化剂，在超声装置中对废水中的抗生素如氧氟沙星进行催化超声降解，本发明方法便于操作，处理周期短，环保无污染，具有实际应用性。

Description

一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法
技术领域
本发明涉及声催化降解抗生素废水的方法，特别涉及一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法。
背景技术
抗生素废水具有COD含量高、存在生物毒性物质、色度高、pH波动大、间歇排放等特点，是治理难度大的有毒有机废水之一。现有处理抗生素废水的方法主要有化学处理方法，物理处理方法，生物处理方法等，但是目前这些方法主要存在降解效率低，成本高、容易产生二次污染等问题。
高级氧化法(AOPs)已发展成为一种有效的有机废水处理方法。AOPs是基于物理化学过程而产生活性氧(ROS)，随后ROS将有机污染物氧化分解成CO2和H2O的技术。声催化氧化降解技术作为一种AOPs，可提高反应速率、缩短反应时间，并且具有操作简便、设施简单、绿色环保无二次污染等优点，亦可处理毒性高、难降解的有机污染物，因而具有良好的研究前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用钨酸铜催化超声降解废水中抗生素的方法，该方法以钨酸铜作为催化剂，在超声装置中对废水中的抗生素如氧氟沙星进行催化超声降解，本发明方法便于操作，处理周期短，环保无污染，具有实际应用性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，包括如下步骤：于抗生素废水中加入钨酸铜CuWO4，催化超声降解100-130min。
优选的，上述的一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，所述钨酸铜的加入量为0.50-2.0g·L-1。更优选的，所述钨酸铜的加入量为1.0-1.5g·L-1。
优选的，上述的一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，调节抗生素废水中，抗生素的初始浓度为10-25mg·L-1。
优选的，上述的一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，调节抗生素废水的pH值为1-7。更优选的，调节抗生素废水的pH值为1-3。
优选的，上述的一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，所述超声功率80-200W。
优选的，上述的一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，所述的抗生素为氧氟沙星。
优选的，上述的一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，所述的钨酸铜的制备方法包括如下步骤：
1)于Na2WO4·2H2O溶液中，在搅拌条件下加入Cu(NO3)2·3H2O，调节溶液pH值为7，室温下磁力搅拌30min，超声30min。
2)将步骤1)制得的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180℃条件下进行反应，反应结束后自然冷却到室温。
3)产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨制得钨酸铜粉末。
本发明的优点与效果是：
1)本发明中超声波的主要作用是空化作用、热效应和化学效应。钨酸铜作为声催化剂，对氧氟沙星的降解率最高可达78.00％。
2)本发明工艺把催化超声降解技术作为一种新型抗生素废水处理技术，具有操作简便、能耗低、效率高、适用范围广、无二次污染的优点，有着良好的应用前景。
3)通过水热合成法制备纳米级钨酸铜半导体材料，该钨酸铜具有良好的催化超声降解氧氟沙星的效果，与超声联合使用可达到降解水溶液中氧氟沙星的目的。
附图说明
图1a为制备的产物钨酸铜的X-射线衍射谱图。
图1b为制备的产物钨酸铜的扫描电子显微镜照片(放大倍数为8万倍)。
图2为氧氟沙星结构图。
图3为利用钨酸铜作为声催化剂时，其加入量对催化超声降解氧氟沙星溶液效果影响图。
图4为利用钨酸铜作为声催化剂时，对不同pH的氧氟沙星溶液降解效果影响图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
一种利用钨酸铜催化超声降解抗生素废水的方法，包括如下步骤：
1)调节抗生素废水中，抗生素的初始浓度为10-25mg·L-1，抗生素废水的pH值为1-7，优选调节抗生素废水的pH值为1-3；
2)向抗生素废水中，加入钨酸铜，钨酸铜的加入量为0.50-2.0g·L-1，优选的，钨酸铜的加入量为1.0-1.5g·L-1。
3)在超声功率80-200W下，催化超声降解100-130min。
实施例
(一)制备钨酸铜
步骤一：将0.1mol·L-1的Na2WO4·2H2O溶液加入烧杯中，在搅拌条件下加入0.1mol·L-1Cu(NO3)2·3H2O，用NaOH或HCl溶液调节pH值为7左右，室温下磁力搅拌30min，超声30min。
步骤二：将步骤一制得的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180℃条件下进行反应，反应结束后自然冷却到室温。
步骤三：产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨制得钨酸铜粉末。
图1a为实施例1制备的产物钨酸铜的X-射线衍射谱图；图1b为实施例1制备的产物的扫描电子显微镜照片；由图可知，实施例1所合成的产物钨酸铜为直径大约50nm的颗粒状粉末。
图2为氧氟沙星结构图。
(二)不同钨酸铜加入量对催化超声降解氧氟沙星溶液的影响
方法：
1)调节氧氟沙星废水中，氧氟沙星的初始浓度为10mg·L-1，氧氟沙星废水的pH值为7；
2)向氧氟沙星废水中，加入钨酸铜，钨酸铜的加入量为分别为0.5、1.0、1.5、2.0g﹒L-1。
3)在超声功率200W下，催化超声降解120min。
处理后的悬浮液取样离心分离后取上清液，在200～450nm内测其UV-vis光谱。氧氟沙星的降解率可用溶液在其λmax＝293nm处的吸光度来计算，公式为：
降解率(％)＝[(A0-At)/A0]×100％，
A0是氧氟沙星溶液的初始吸光度，At是氧氟沙星溶液在不同实验条件下的吸光度。
结果如图3所示，由图3知，当钨酸铜的加入量为0.5、1.0、1.5和2.0g·L-1时，氧氟沙星的降解率分别为72.08％，74.99％，78.00％，71.98％。
(三)利用钨酸铜作为声催化剂，对不同pH的氧氟沙星溶液降解效果影响
方法：
1)调节氧氟沙星废水中，氧氟沙星的初始浓度为10mg·L-1，调节氧氟沙星废水的pH值分别为1、3、5、7；
2)向氧氟沙星废水中，加入钨酸铜，钨酸铜的加入量为1.5g·L-1。
3)在超声功率200W下，催化超声降解120min。
处理后的悬浮液取样离心分离后取上清液，在200～450nm内测其UV-vis光谱。氧氟沙星的降解率可用溶液在其λmax＝293nm处的吸光度来计算。
结果如图4所示，由图4可见，当氧氟沙星溶液pH值分别为1、3、5、7时，氧氟沙星的降解率分别为54.42％，78.00％，44.32％，43.87％，因此，优选调节氧氟沙星废水的pH值为3。

Claims (3)

1.一种利用钨酸铜CuWO4催化超声降解抗生素氧氟沙星废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：于抗生素废水中加入CuWO4，催化超声降解120 min；
所述CuWO4的加入量为1.5 g﹒L-1；
所述超声功率200 W；
所述的抗生素为氧氟沙星；
所述的钨酸铜CuWO4的制备方法包括如下步骤：
1）于Na2WO4·2H2O溶液中，在搅拌条件下加入Cu(NO3)2·3H2O，调节溶液pH值为7，室温下磁力搅拌30 min，超声30 min；
2）将步骤1）制得的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在180℃条件下进行反应，反应结束后自然冷却到室温；
3）产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨制得CuWO4粉末。
2.如权利要求1所述的一种利用钨酸铜CuWO4催化超声降解抗生素废水的方法，其特征在于，调节抗生素废水中，抗生素的初始浓度为20 mg﹒L-1。
3.如权利要求2所述的一种利用钨酸铜CuWO4催化超声降解抗生素废水的方法，其特征在于，调节抗生素废水的pH值为3。
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