CN112158908A - 一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法 - Google Patents
一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112158908A CN112158908A CN202010781457.6A CN202010781457A CN112158908A CN 112158908 A CN112158908 A CN 112158908A CN 202010781457 A CN202010781457 A CN 202010781457A CN 112158908 A CN112158908 A CN 112158908A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- persulfate
- sulfur
- water
- ultraviolet light
- modified alpha
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 61
- 229960000623 carbamazepine Drugs 0.000 claims abstract description 55
- FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N carbamazepine Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2N(C(=O)N)C2=CC=CC=C21 FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 46
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 32
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 28
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 17
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 13
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 7
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 6
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 206010067484 Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- 206010002198 Anaphylactic reaction Diseases 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006838 adverse reaction Effects 0.000 description 1
- 208000003455 anaphylaxis Diseases 0.000 description 1
- 239000001961 anticonvulsive agent Substances 0.000 description 1
- 229960003965 antiepileptics Drugs 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011281 clinical therapy Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 201000010251 cutis laxa Diseases 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000002364 leukopenia Diseases 0.000 description 1
- 231100001022 leukopenia Toxicity 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于紫外光强化硫改性α‑Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，该方法对卡马西平的去除率可达到90%~95%，具体为步骤1：制备硫改性α‑Fe2O3；步骤2：将硫改性α‑Fe2O3与卡马西平水溶液混合，转移至反应皿中；步骤3：向步骤2的反应皿中投加过硫酸盐溶液，混合；步骤4：将步骤3的反应皿放至紫外光光源下进行降解反应。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体来说涉及一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法。
背景技术
近年来，药物及个人护理用品（Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs）作为一种新兴环境污染物，在地下水、地表水、土壤等环境介质中均被检测到，且被证明对环境及人类健康造成一定的危害。卡马西平（Carbamazepine，CBZ）做为一种常用抗癫痫药物，被广泛地用于临床治疗中。卡马西平在水中有很强的持久性和稳定性，不论是在水体自然循环过程中，还是在常规水处理工艺中，都难以被去除。同时有研究表明，长时间大量服用该药物会引起过敏反应、表皮松懈症、发热、白细胞减少等不良反应。因此，亟需寻找有效方法解决环境中卡马西平的污染问题。
近年来，基于硫酸根自由基（SO4 -·）高级氧化技术受到了研究学者的广泛关注。非均相光催化过硫酸盐（persulfate，PS）体系产生强氧化活性的SO4-·和·OH在室温下即可高效率的进行，氧化能力强且适用pH范围较广，具有广阔的应用前景。由于在非均相光催化中，大多数催化剂存在吸光能力弱，量子产率低，电子-空穴复合速率较高等问题，导致其催化效率较低。本发明拟通过简单的水热法与煅烧法制备硫掺杂改性的α-Fe2O3材料，在利用其本身特殊的结构特征与界面特性的基础上，更进一步提升其光催化性能，加强其光催化过硫酸盐效率，实现对水中PPCPs的高效去除。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，以解决背景技术中现有的α-Fe2O3非均相光催化能力较弱问题、非均相催化技术在中性或弱碱性环境中催化能力大大下降以至于无法实现对水中PPCPs的高效去除、贵金属掺杂光催化剂溶出严重且易造成重金属离子泄露等问题。
为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：
一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：制备硫改性α-Fe2O3；
步骤2：将硫改性α-Fe2O3与卡马西平水溶液混合，转移至反应皿中；
步骤3：向步骤2的反应皿中投加过硫酸盐溶液，混合；
步骤4：将步骤3的反应皿放至紫外光光源下进行降解反应。
优选地，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：将Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O溶解于纯水中；
步骤1.2：转移步骤1.1所得溶液至30℃恒温水浴锅内，逐滴加入NaOH溶液至混合液pH=7，搅拌至少30min；
步骤1.3：转移步骤1.2所得溶液至钢衬聚四氟乙烯水热反应釜中、于150℃鼓风干燥箱中水热反应至少24h；
步骤1.4：真空抽滤步骤1.3所得溶液，得到固体粉末，洗涤、干燥、研磨；
步骤1.5：转移步骤1.4中研磨后的粉末至坩埚内，将坩埚置于马弗炉内恒温焙烧一定时间，冷却至室温，得到固体粉末。
优选地，所述Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O的摩尔比为（2.0~2.3）:（0.9~1）。
优选地，所述步骤1.5中，马弗炉以6℃/min的升温速率升温至500℃的焙烧温度，焙烧至少4h。
优选地，所述步骤2中，硫改性α-Fe2O3的投加量为100~400 mg/L；卡马西平水溶液的浓度为1~20 mg/L。
优选地，所述步骤3中，过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或过二硫酸铵中的一种或多种。
优选地，所述步骤3所得溶液中，过硫酸盐与卡马西平的摩尔比为(100~600):1。
优选地，降解反应为在反应温度为25±1℃、搅拌条件下持续反应30~40 min。
优选地，所述紫外光光源为波长为254 nm的汞灯。
优选地，还包括步骤5：真空抽滤步骤4所得溶液，得到固体粉末，洗涤、干燥，回收得到硫改性α-Fe2O3。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、Fe2+/Fe3+与S元素之间的价态转换和过硫酸盐之间的平衡保证了催化剂发挥持续高效的催化性能；
2、紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐体系在中性或弱碱性的条件下，依旧具有一定的降解能力；
3、制备得到的硫改性α-Fe2O3颗粒尺寸较小且孔隙结构多，更容易与过硫酸盐和有机污染物接触，极大地提高催化效率；
4、制备得到的硫改性α-Fe2O3具有较高的吸光系数，光生电子-空穴较易分离且不易复合，卡马西平的去除率可达到90%~95%；
5、本发明操作简单，易于实现。
附图说明
图1为硫改性α-Fe2O3的透射电子显微镜与能量色散X射线光谱图。
图2为在不同工况条件下卡马西平浓度百分比随时间的关系情况图。
图3为在不同pH条件下卡马西平浓度百分比随时间的关系情况图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
步骤1：制备硫改性α-Fe2O3；
步骤2：将10-20mg硫改性α-Fe2O3与100mL卡马西平水溶液混合，转移至反应皿中,所述卡马西平水溶液的浓度为1-5mg/L；
步骤3：向步骤2的反应皿中投加过硫酸盐溶液并搅拌5min，使过硫酸盐溶液与步骤2所得溶液充分混合；
步骤3中的过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或过二硫酸铵中的一种或多种。
步骤3所得溶液中，过硫酸盐与卡马西平的摩尔比为(100~200):1。
步骤4：将步骤3的反应皿置于恒温磁力搅拌器上，在波长为254nm、功率为75W的汞灯下，控制反应温度在25±1℃、搅拌条件下降解反应30~40 min后，实现对水中卡马西平的高效去除；
步骤4中通过恒温磁力搅拌器将反应温度控制在25±1℃，持续搅拌保证催化剂硫改性α-Fe2O3均匀分散在溶液中；
步骤5：真空抽滤步骤4所得溶液，得到棕红色粉末，用去离子水洗涤至少5次后，用乙醇洗涤至少5次，洗去表面杂质，于60 ℃条件下真空干燥，得到回收的硫改性α-Fe2O3。
步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：将5.56 g Fe(NO3)3·9H2O和2.48 g Na2S2O3·5H2O投入30 mL纯水中，在室温下搅拌20min使Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O溶解于纯水中；
步骤1.2：转移步骤1.1所得溶液至30℃恒温水浴锅内，逐滴加入浓度为1.0 mol/L 的NaOH溶液20mL使得混合液pH=7，滴加过程中逐渐生成黑色沉淀，搅拌30min保证反应完全；
步骤1.3：转移步骤1.2所得溶液至100mL钢衬聚四氟乙烯水热反应釜中、于150℃鼓风干燥箱中水热反应24h；
步骤1.4：真空抽滤步骤1.3所得溶液，得到黄绿色固体粉末，用纯水洗涤3次后用乙醇洗涤3次，洗去黄绿色固体粉末表面杂质， 于60 ℃真空烘箱内干燥4 h后,转移至研钵内充分研磨；
步骤1.5：转移步骤1.4中研磨后的粉末至坩埚内，将坩埚置于马弗炉内，马弗炉以6℃/min的升温速率升温至500℃的焙烧温度、焙烧4h,冷却至室温，得到棕红色粉末。
实施例二：
本实施例与实施例一的不同之处在于：步骤2中卡马西平溶液的浓度为为5~10 mg/L，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例三：
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤2中卡马西平溶液的浓度为10~20 mg/L，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例四：
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤2中硫改性α-Fe2O3的投加量为20~30 mg，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例五：
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤2中硫改性α-Fe2O3的投加量为30~40 mg，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例六：
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤3所得溶液中，过硫酸盐与卡马西平的摩尔比为(200~400):1，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例七：
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤3所得溶液中，过硫酸盐与卡马西平的摩尔比为(400~600):1，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例八：
本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤4中的紫外光光源为波长为275nm的紫外LED灯，其他步骤及参数与实施例一相同。
实施例九：
步骤1：制备硫改性α-Fe2O3；
步骤2：将20mg硫改性α-Fe2O3与100mL卡马西平水溶液混合，转移至反应皿中,所述卡马西平水溶液的浓度为2mg/L；
步骤3：向步骤2的反应皿中投加过二硫酸钠溶液并搅拌5min，使过硫酸盐溶液与步骤2所得溶液充分混合；
步骤3所得溶液中，过二硫酸钠与卡马西平的摩尔比为237:1。
步骤4：将步骤3的反应皿置于恒温磁力搅拌器上，在波长为254nm、功率为75W的汞灯下，控制反应温度在25±1℃、搅拌条件下降解反应30min后，实现对水中卡马西平的高效去除；
步骤4中通过恒温磁力搅拌器用于将反应温度控制在25±1℃且可自动搅拌，持续搅拌保证催化剂硫改性α-Fe2O3均匀分散在溶液中；
步骤5：真空抽滤步骤4所得溶液，得到棕红色粉末，用去离子水洗涤至少5次后，用乙醇洗涤至少5次，洗去表面杂质，于60 ℃条件下真空干燥，得到回收的硫改性α-Fe2O3。
步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：将5.56 g Fe(NO3)3·9H2O和2.48 g Na2S2O3·5H2O投入30 mL纯水中，在室温下搅拌20min使Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O溶解于纯水中；
步骤1.2：转移步骤1.1所得溶液至30℃恒温水浴锅内，逐滴加入浓度为1.0 mol/L 的NaOH溶液20mL使得混合液pH=7，滴加过程中逐渐生成黑色沉淀，搅拌30min保证反应完全；
步骤1.3：转移步骤1.2所得溶液至100mL钢衬聚四氟乙烯水热反应釜中、于150℃鼓风干燥箱中水热反应24h；
步骤1.4：真空抽滤步骤1.3所得溶液，得到黄绿色固体粉末，用纯水洗涤3次后，用乙醇洗涤3次，洗去黄绿色固体粉末表面杂质， 于60 ℃真空烘箱内干燥4 h后,转移至研钵内充分研磨；
步骤1.5：转移步骤1.4中研磨后的粉末至坩埚内，将坩埚置于马弗炉内，马弗炉以6℃/min的升温速率升温至500℃的焙烧温度、焙烧4h,冷却至室温，得到棕红色粉末。
实施例十：
步骤1：制备硫改性α-Fe2O3；
步骤2：将20mg硫改性α-Fe2O3与100mL卡马西平水溶液混合，转移至反应皿中,所述卡马西平水溶液的浓度为2mg/L；
步骤3：将步骤2的反应皿放至恒温磁力搅拌器上，控制反应液温度为25±1 ℃、在搅拌条件下反应30min，得到含有硫改性α-Fe2O3的混合溶液；
步骤4：真空抽滤步骤3所得溶液，得到棕红色粉末，用去离子水洗涤至少5次后，用乙醇洗涤至少5次，洗去表面杂质，于60℃条件下真空干燥，得到回收的硫改性α-Fe2O3，则完成了单独投加硫改性α-Fe2O3对卡马西平的吸附实验。
步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：将5.56 g Fe(NO3)3·9H2O和2.48 g Na2S2O3·5H2O投入30 mL纯水中，在室温下搅拌20min使Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O溶解于纯水中；
步骤1.2：转移步骤1.1所得溶液至30℃恒温水浴锅内，逐滴加入浓度为1.0 mol/L 的NaOH溶液20mL使得混合液pH=7，滴加过程中逐渐生成黑色沉淀，搅拌30min保证反应完全；
步骤1.3：转移步骤1.2所得溶液至100mL钢衬聚四氟乙烯水热反应釜中、于150℃鼓风干燥箱中水热反应24h；
步骤1.4：真空抽滤步骤1.3所得溶液，得到黄绿色固体粉末，用纯水洗涤3次后，用乙醇洗涤三次，洗去黄绿色固体粉末表面杂质， 于60 ℃真空烘箱内干燥4 h后,转移至研钵内充分研磨；
步骤1.5：转移步骤1.4中研磨后的粉末至坩埚内，将坩埚置于马弗炉内，马弗炉以6℃/min的升温速率升温至500℃的焙烧温度，焙烧4h,冷却至室温，得到棕红色粉末。
实施例十一：
步骤1：向反应皿中放入100mL浓度为2mg/L的卡马西平水溶液；
步骤2：向步骤1的反应皿中投加过二硫酸钠溶液；
步骤2所得溶液中，过二硫酸钠与卡马西平的摩尔比为237:1；
步骤3：将步骤2的反应皿放至恒温磁力搅拌器上，控制反应温度25±1 ℃、搅拌条件下反应30min，完成单独投加过硫酸盐对卡马西平的氧化实验。
实施例十二：
步骤1：向反应皿中放入100mL浓度为2mg/L的卡马西平水溶液；
步骤2：向步骤1的反应皿中投加过二硫酸钠溶液，保持反应皿中溶液温度为25±1 ℃；
步骤2所得溶液中，过二硫酸钠与卡马西平的摩尔比为237:1；
步骤3：将步骤2的反应皿放至恒温磁力搅拌器上，在波长为254nm、功率为75W的汞灯下，控制反应温度在25±1℃、降解反应30min后，完成过硫酸盐与紫外光协同作用氧化去除卡马西平的实验。
步骤3中恒温磁力搅拌器用于控制反应温度，且可自动搅拌。
实施例十三：
步骤1：制备硫改性α-Fe2O3；
步骤2：分别通过浓度为0.1 mol/L的NaOH或H2SO4溶液调节卡马西平水溶液的pH值为9、8、7、5、3；
步骤3：分别将20mg硫改性α-Fe2O3与100mL步骤2所得卡马西平水溶液混合，转移至对应的反应皿中,所述卡马西平水溶液的浓度为2mg/L；
步骤4：向步骤3的反应皿中分别投加过二硫酸钠溶液并搅拌5min，使过硫酸盐溶液与步骤3所得溶液充分混合；
步骤4所得溶液中，过二硫酸钠与卡马西平的摩尔比为237:1。
步骤5：将步骤4的反应皿分别置于恒温磁力搅拌器上，在波长为254nm、功率为75W的汞灯下，控制反应温度在25±1℃、搅拌条件下降解反应30min；
步骤5中通过恒温磁力搅拌器用于将反应温度控制在25±1℃且可自动搅拌，持续搅拌保证催化剂硫改性α-Fe2O3均匀分散在溶液中；
步骤6：分别真空抽滤步骤5所得溶液，得到棕红色粉末，用去离子水洗涤至少5次后用乙醇洗涤至少5次，洗去表面杂质，于60 ℃条件下真空干燥，得到回收的硫改性α-Fe2O3。
步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：将5.56 g Fe(NO3)3·9H2O和2.48 g Na2S2O3·5H2O投入30 mL纯水中，在室温下搅拌20min使Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O溶解于纯水中；
步骤1.2：转移步骤1.1所得溶液至30℃恒温水浴锅内，逐滴加入浓度为1.0 mol/L 的NaOH溶液使得混合液pH=7；
步骤1.3：转移步骤1.2所得溶液至100mL钢衬聚四氟乙烯水热反应釜中、于150℃鼓风干燥箱中水热反应24h；
步骤1.4：真空抽滤步骤1.3所得溶液，得到黄绿色固体粉末，用纯水洗涤3次后，用乙醇洗涤3次，洗去黄绿色固体粉末表面杂质，于60℃真空烘箱内干燥4 h后,转移至研钵内充分研磨；
步骤1.5：转移步骤1.4中研磨后的粉末至坩埚内，将坩埚置于马弗炉内，马弗炉以6℃/min的升温速率升温至500℃的焙烧温度，焙烧4h,冷却至室温，得到棕红色粉末。
图1（a）是本发明所制备硫改性α-Fe2O3的透射电子显微镜（TEM）图片，由图可知，硫改性α-Fe2O3的颗粒尺寸约为200 ~ 300 nm，其内部具有大量的孔隙结构。图1（b），图1（c）和图1（d）分别是硫改性α-Fe2O3中Fe，O与S的能量色散X射线光谱图片，由图可知，S元素成功掺杂到α-Fe2O3中。
图2是不同工况条件下卡马西平浓度随时间的变化情况，其中
表示单独投加
过硫酸盐条件下卡马西平浓度百分比随时间的变化曲线；
表示过硫酸盐与紫外光协
同作用下卡马西平浓度百分比随时间的变化曲线；
表示单独UV作用下卡马西平浓度百
分比随时间的变化曲线；
表示单独投加硫改性α-Fe2O3材料条件下卡马西平浓度百分比
随时间的变化曲线；
表示硫改性α-Fe2O3材料与UV协同作用条件下卡马西平浓度百分比
随时间的变化曲线；
表示硫改性α-Fe2O3材料与过硫酸盐协同作用条件下卡马西平浓
度百分比随时间的变化曲线；
表示α-Fe2O3、紫外光与过硫酸盐协同作用条件下卡马西
平浓度百分比随时间的变化曲线；
表示硫改性α-Fe2O3，紫外光与过硫酸盐协同作用条
件下卡马西平浓度百分比随时间的变化曲线。从图中可以看到，在硫改性α-Fe2O3、紫外光和
过硫酸盐共存的条件下，卡马西平浓度随时间出现了明显的降低，去除率超过了90%；而单
独投加过硫酸盐时，30 min内卡马西平降解量仅仅达到2%左右。单独投加硫改性α-Fe2O3材
料时，30 min内卡马西平几乎没有被吸附。紫外光活化过硫酸盐在30min内对卡马西平的降
解率可达到65%左右。
图3是不同初始pH条件下紫外光强化α-Fe2O3/过硫酸盐降解卡马西平浓度随时间的变化情况，可以看到在pH =7.0 ~ 8.0的条件下，该体系仍有较好的降解能力，即使在pH= 9.0的弱碱性条件下，30 min内卡马西平的降解率仍可达到50%。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：制备硫改性α-Fe2O3；
步骤2：将硫改性α-Fe2O3与卡马西平水溶液混合，转移至反应皿中；
步骤3：向步骤2的反应皿中投加过硫酸盐溶液，混合；
步骤4：将步骤3的反应皿放至紫外光光源下进行降解反应。
2.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：将Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O溶解于纯水中；
步骤1.2：转移步骤1.1所得溶液至30℃恒温水浴锅内，逐滴加入NaOH溶液至混合液pH=7，搅拌至少30min；
步骤1.3：转移步骤1.2所得溶液至钢衬聚四氟乙烯水热反应釜中、于鼓风干燥箱中水热反应至少24h；
步骤1.4：真空抽滤步骤1.3所得溶液，得到固体粉末，洗涤、干燥、研磨；
步骤1.5：转移步骤1.4中研磨后的粉末至坩埚内，将坩埚置于马弗炉内恒温焙烧一定时间，冷却至室温，得到固体粉末。
3.如权利要求2所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述Fe(NO3)3·9H2O和Na2S2O3·5H2O的摩尔比为（2.0~2.3）:（0.9~1）。
4.如权利要求2所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述步骤1.5中，马弗炉以6℃/min的升温速率升温至500℃的焙烧温度，焙烧至少4h。
5.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述步骤2中，硫改性α-Fe2O3的投加量为100~400 mg/L；卡马西平水溶液的浓度为1~20 mg/L。
6.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述步骤3中，过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或过二硫酸铵中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述步骤3所得溶液中，过硫酸盐与卡马西平的摩尔比为(100~600):1。
8.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，所述紫外光光源为波长为254 nm的汞灯。
9.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，降解反应为在反应温度为25±1℃、搅拌条件下持续反应30~40min。
10.如权利要求1所述的一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法，其特征在于，还包括步骤5：真空抽滤步骤4所得溶液，得到固体粉末，洗涤、干燥，回收得到硫改性α-Fe2O3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010781457.6A CN112158908A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010781457.6A CN112158908A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112158908A true CN112158908A (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=73859849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010781457.6A Pending CN112158908A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112158908A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115487831A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种Fe改性材料的制备方法及其在活化过硫酸盐降解土壤中有机污染物中的应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI1002869A2 (pt) * | 2010-08-02 | 2012-04-03 | Univ Sao Paulo | catalisador de processos oxidativos avançados, processo de preparação do mesmo e processo de tratamento de poluentes orgánicos |
| CN104624209A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-20 | 中国地质大学（武汉） | 改性铁氧化物活化剂及其制备方法和应用 |
| CN105413713A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-03-23 | 中国地质大学（武汉） | 一种硫改性的多孔氧化铁催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106955708A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-18 | 西安科技大学 | 一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法 |
| CN109574193A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-05 | 同济大学 | 钌酸镧系钙钛矿催化剂及其非均相活化过一硫酸盐降解卡马西平的方法 |
| CN109867325A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-11 | 天津科技大学 | 一种紫外光辅助硫酸亚铁催化过硫酸盐有机废水处理工艺 |
-
2020
- 2020-08-06 CN CN202010781457.6A patent/CN112158908A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI1002869A2 (pt) * | 2010-08-02 | 2012-04-03 | Univ Sao Paulo | catalisador de processos oxidativos avançados, processo de preparação do mesmo e processo de tratamento de poluentes orgánicos |
| CN104624209A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-20 | 中国地质大学（武汉） | 改性铁氧化物活化剂及其制备方法和应用 |
| CN105413713A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-03-23 | 中国地质大学（武汉） | 一种硫改性的多孔氧化铁催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106955708A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-18 | 西安科技大学 | 一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法 |
| CN109574193A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-05 | 同济大学 | 钌酸镧系钙钛矿催化剂及其非均相活化过一硫酸盐降解卡马西平的方法 |
| CN109867325A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-06-11 | 天津科技大学 | 一种紫外光辅助硫酸亚铁催化过硫酸盐有机废水处理工艺 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JIANGKUN DU ETAL.: ""Facile preparation of S/Fe composites as an effective peroxydisulfate activator for RhB degradation"", 《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》 * |
| LIQIN GUO ETAL.: ""S-doped a-Fe2O3 as a highly active heterogeneous Fenton-like catalyst towards the degradation of acid orange 7 and phenol"", 《APPL. CATAL. B ENVIRON》 * |
| 杜江坤: ""新型硫、锰改性铁基材料的制备及其去除水体污染物的研究"", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115487831A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种Fe改性材料的制备方法及其在活化过硫酸盐降解土壤中有机污染物中的应用 |
| CN115487831B (zh) * | 2022-09-28 | 2023-11-03 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种Fe改性材料的制备方法及其在活化过硫酸盐降解土壤中有机污染物中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108273492B (zh) | 一种氧化铋/四氧化二铋异质结光催化剂及其制法和用途 | |
| Li et al. | Highly efficient photocatalysis toward tetracycline under simulated solar-light by Ag+-CDs-Bi2WO6: Synergistic effects of silver ions and carbon dots | |
| CN111604077B (zh) | 一种降解氨氮的g-C3N4/Gr/TiO2 Z体系光催化材料及其制备方法和应用 | |
| Sun et al. | Fabricating nitrogen-doped carbon dots (NCDs) on Bi3. 64Mo0. 36O6. 55 nanospheres: a nanoheterostructure for enhanced photocatalytic performance for water purification | |
| CN113663693B (zh) | 一种硫化铟锌-二氧化钛复合材料的制备方法及其在生产双氧水用于废水治理中的应用 | |
| CN104722302A (zh) | 酸化混晶TiO2纳米线负载型光催化剂及其制备与应用 | |
| CN108212192A (zh) | 一种光-芬顿催化剂及其制备方法 | |
| CN109939643A (zh) | α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用 | |
| CN111215112A (zh) | 一种复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| Zhang et al. | CuPc sensitized Bi2MoO6 with remarkable photo-response and enhanced photocatalytic activity | |
| CN109292895B (zh) | 一种光催化剂Li2SnO3的制备方法及运用 | |
| CN111686770B (zh) | 一种金属离子共掺杂BiOBr微球、制备方法及其应用 | |
| CN105536843A (zh) | 高可见光电子转移g-C3N4/Au/TiO2类Z型光催化剂的制备方法 | |
| CN103721713B (zh) | 一种高效降解染料的三相复合可见光催化剂 | |
| CN109482209B (zh) | 利用磷酸银/硫化铋/氧化铋双z型光催化剂催化去除抗生素的方法 | |
| CN113952952B (zh) | 一种Ag2Mo2O7/TiO2抑菌材料及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | Visible light assisted heterogeneous photo-Fenton-like degradation of Rhodamine B based on the Co-POM/N-TiO2 composites: Catalyst properties, photogenerated carrier transfer and degradation mechanism | |
| WO2020093517A1 (zh) | 一种高效选择性光催化还原水中硝态氮的光催化材料及其制备方法 | |
| CN112158908A (zh) | 一种基于紫外光强化硫改性α-Fe2O3/过硫酸盐降解水中典型PPCPs的方法 | |
| CN113101980A (zh) | 一种具有可见光催化活性的TiO2/UiO-66复合材料的制备方法和应用 | |
| CN105561969B (zh) | 一种多孔TixSn1-xO2固溶体微球的制备和应用 | |
| CN110180557B (zh) | 一种Ag2S/TiO2复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN109482210B (zh) | 磷酸银/硫化铋/氧化铋双z型光催化剂及其制备方法 | |
| CN104826639B (zh) | 磷酸银/还原石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法 | |
| CN112844432B (zh) | 一种三元磁性复合纳米材料及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210101 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |