CN112723621A - 处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用 - Google Patents

处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112723621A
CN112723621A CN202011588370.3A CN202011588370A CN112723621A CN 112723621 A CN112723621 A CN 112723621A CN 202011588370 A CN202011588370 A CN 202011588370A CN 112723621 A CN112723621 A CN 112723621A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ciprofloxacin
wastewater
treating
particle electrode
composite particle
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.)
Granted
Application number
CN202011588370.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112723621B (zh
Inventor
马邕文
刘亚鑫
万金泉
闫志成
杨收
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202011588370.3A priority Critical patent/CN112723621B/zh
Publication of CN112723621A publication Critical patent/CN112723621A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112723621B publication Critical patent/CN112723621B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46128Bipolar electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46133Electrodes characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/34Organic compounds containing oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/36Organic compounds containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/38Organic compounds containing nitrogen

Abstract

本发明公开了处理环丙沙星废水的Co‑Ce‑Zr/γ‑Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用。该方法包括:将γ‑Al2O3粒子刻蚀;将Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O加入水中,得到浸渍液;将粒子浸渍在渍液中,焙烧活化,得到复合粒子电极。在三维电极反应器中,外加电场,该粒子电极在短时间内可以对环丙沙星进行降解,环丙沙星的去除率达到100%,TOC去除率达到52.6%,能耗为41.3kWh/kg CIP。该粒子电极制备方法简单,处理效果好,同时降低了能耗,提高了传质效率,反应前后活性物质含量稳定,粒子电极可循环使用,可推广用于含抗生素废水的处理中。

Description

处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制 备方法与应用
技术领域
本发明属于抗生素废水处理领域,具体涉及一种处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用。
背景技术
抗生素是具有抗菌活性的天然或合成化合物,是最重要的临床药物之一,对治疗人类相关疾病至关重要,此外还被应用在水产养殖和农业领域。抗生素的广泛使用,导致地表水、地下水、土壤等受到了污染。抗生素在自然条件下较难降解,并且会通过食物链进行富集,最后被人体所吸收,对人类的身体健康造成损害,严重的可能会损害人体心脏和神经系统,直至死亡。环丙沙星是第三代氟喹诺酮类抗生素,由于它具有广谱抗菌性,从而被广泛使用。近年来,在希腊、西班牙、加拿大等其他国家的污水处理厂中均发现了环丙沙星的存在。而常规的生物处理方法很难对环丙沙星进行有效的去除,因此,需要开发一种高效方法以去除水中环丙沙星。
迄今为止,已尝试采用多种方法去除抗生素,包括物理吸附法,生物降解,催化臭氧化,光化学氧化和电催化氧化。在这些处理方法中,电化学水处理技术是一种先进的技术,具有绿色、环保、去除效率高的优点,它被认为是最可靠,最直接的方法。电化学催化技术分为二维电化学催化技术和三维电化学催化技术。其中二维电化学技术由于传质效率低,比表面积小和能量消耗高等原因,二维电极的广泛使用受到了限制。
三维电极是在二维电极的基础上开发的。通过在两个电极板之间填充颗粒或碎屑来形成三维电极。通过施加适当的电压,填充材料被极化以形成许多微电极,其中一个可以被视为阳极,另一个可以被视为阴极。极化粒子电极会产生·OH,从而降解污染物。电化学反应部位已从先前的电极板扩展到颗粒电极,弥补了二维电极的缺点。例如申请号为201711132131.5公开了一种颗粒电极的制备方法,采用活性炭为载体,硝酸锰为浸渍液,制备了Mn-GAC电极,但活性炭强度低,在使用过程中,活性炭及活性组分会流失,同时也会使水的色度增高。此外,活性炭催化活性不高,限制了三维电极的使用。孙永军等人合成了Ti-Sn/γ-Al2O3,但高温条件下合成的三维电极表面易凝结,易使电极失活。Ce3+/Ce4+氧化还原对之间的价态转换将在CeO2中产生许多氧空位,使其具有很强的存储和释放氧的能力。通过将Zr掺杂到CeO2中,它们可以形成共晶体,并且Zr的添加可能导致CeO2晶格变形,从而提高氧空位的迁移率并增强氧存储能力。同时,CeO2是良好的助剂,具有良好的抗烧结特性,可有效解决颗粒电极在烧制过程中出现的表面凝结问题。氧化钴是一种优良的催化剂,具有催化活性高,成本低的优点,被广泛用于各种反应中。因此,本发明开发了一种新型的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3三维颗粒电极,解决了上述问题,同时对解决抗生素引起的环境问题具有重要的现实意义。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足,本发明的目的是提供处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用。
本发明的目的之一是针对现有含环丙沙星废水的处理方法,处理方法效率低、效果差的问题,提供一种复合粒子电极的制备方法,使其具有绿色、环保、高效稳定、可重复使用的优点。
本发明的目的之二在于提供上述Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的实际应用情况。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,包括如下步骤:
(1)对γ-Al2O3进行预处理:将γ-Al2O3粒子浸泡在刻蚀液中进行刻蚀处理,滤出粒子,然后洗涤(依次使用丙酮和去离子水洗涤,去离子水洗涤完毕后呈中性),烘干,得到预处理后的粒子;
(2)配置浸渍液:将Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O加入去离子水中,搅拌均匀(各物质完全溶解),得到浸渍液;
(3)将步骤(1)所述预处理后的粒子浸渍在步骤(2)所述浸渍液中,然后放置在摇床中进行振荡处理,滤出粒子,放到烘箱中干燥,得到浸渍后的粒子,将所述浸渍后的粒子放在马弗炉中升温进行焙烧活化处理,得到活化后的粒子;
(4)将步骤(3)所述预处理后的粒子替换为活化后的粒子,重复步骤(3)的操作2-3次,得到所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极。
进一步地,步骤(1)所述刻蚀液包括HF溶液和NH4F溶液;所述HF溶液的体积百分比浓度为3%-5%;所述NH4F溶液的浓度为1.5g/L-2.5g/L;所述HF溶液和NH4F溶液的体积比为0.5:1-2:1。
优选地,步骤(1)所述刻蚀液包括HF溶液和NH4F溶液;所述HF溶液的体积百分比浓度为4%;所述NH4F溶液的浓度为2g/L;所述HF溶液和NH4F溶液的体积比为1:1。
优选地,步骤(1)所述γ-Al2O3粒子与刻蚀液的质量体积比为1:3g/mL。
进一步地,步骤(1)所述刻蚀处理的时间为90-120min。
优选地,步骤(1)所述刻蚀处理的时间为100min。
进一步地,在步骤(2)所述浸渍液中,Co(NO3)2·6H2O的浓度为0.1mol/L-0.4mol/L,Ce(NO3)3·6H2O的浓度为0.03mol/L-0.05mol/L,Zr(NO3)4·5H2O的浓度为0.1mol/L-0.4mol/L。
优选地,在步骤(2)所述浸渍液中,Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O的浓度分别为0.2mol/L,0.04mol/L,0.2mol/L。
进一步地,步骤(3)所述振荡处理的转速为60-100r/min,振荡处理的时间为3-5h。
优选地,步骤(3)所述振荡处理的转速为90r/min,振荡处理的时间为4h。
进一步地,步骤(3)所述焙烧活化处理的温度为400-600℃,焙烧活化处理的时间为3-6h。
优选地,步骤(3)所述焙烧活化处理的温度为500℃,焙烧活化处理的时间为4h。
进一步地,步骤(1)所述烘干的温度为90℃—110℃,步骤(3)所述干燥的温度为90℃—110℃。
优选地,骤(1)所述烘干的温度为105℃。
本发明提供一种由上述的制备方法制得的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极。
本发明提供的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用。
本发明提供的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用,包括如下步骤:
将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,将钌铱钛网作为阳极、石墨板作为阴极,将钌铱钛网、石墨板分别与电源的正极和负极相连接,正极和负极浸泡在待处理的环丙沙星废水中,往所述待处理的环丙沙星废水中投加所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极,调节环丙沙星废水的pH和电导率,接通电源,对环丙沙星废水进行降解,完成环丙沙星废水的处理;所述待处理的环丙沙星废水的pH值为2.0-10.0,待处理的环丙沙星废水的电导率为0.5-8.0ms/cm,待处理的环丙沙星废水的浓度为20mg/L-300mg/L。
优选地,在所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用中,阴阳两极板间距为5cm。
优选地,在所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用中,电流的大小为0.2A。
优选地,在所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用中,所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极与待处理的环丙沙星废水的质量体积比为20g:500mL。
优选地,在所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用中,所述待处理的环丙沙星废水的pH值分别为2.0,6.0和10.0,电导率分别为0.5ms/cm,4ms/cm,8ms/cm,浓度分别为20mg/L,100mg/L,300mg/L。
本发明所述的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极是通过浸渍焙烧法合成,Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子包括γ-Al2O3及负载在上面的Co3O4、CeO2、ZrO2催化剂。以复合Co-Ce-Zr/γ-Al2O3粒子为粒子电极,以石墨板为阴极,以钌铱钛网为阳极,在三维电极反应器中反应,外加电场,粒子电极在短时间内可以对环丙沙星进行降解,环丙沙星的去除率达到100%,TOC去除率达到52.6%,能耗为41.3kWh/kg CIP。本发明的三维粒子电极制备方法简单,处理效果好,同时降低了能耗,提高了传质效率,反应前后活性物质含量稳定,粒子电极可循环使用,可推广应用于含抗生素废水的处理中。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
(1)本发明提供的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法简单、绿色环保;
(2)本发明制备的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极,具有性能稳定、催化效率高、处理效果好、易于溶液分离、可重复利用、能耗低的优点;
(3)本发明制备的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极,其比表面积大,传质效率高;
(4)本发明制备的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极,可广泛应用于医药废水、印染废水、造纸废水的处理。
附图说明
图1为三维电催化氧化系统反应装置简图。
图2为实施例中处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的SEM图。
图3为实施例中处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的EDS图。
图4为实施例中处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的活性物质含量结果图。
图5为实施例中处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在不同pH下,降解环丙沙星效果图。
图6为实施例中处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在不同电导率下,降解环丙沙星效果图。
图7为实施例中处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在不同环丙沙星浓度下,降解环丙沙星效果图。
图8为2D、3D-Blank、Co-Ce-Zr/γ-Al2O3体系下,环丙沙星去除率、TOC去除率以及能耗图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明,但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是,以下若有未特别详细说明之过程,均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,主要包括以下步骤:
第一步:将体积百分比浓度为4%的HF溶液和2g/L的NH4F溶液按照1:1的体积比混合均匀,形成刻蚀液;称取30g的γ-Al2O3浸泡在100ml刻蚀液中,刻蚀100min;随后滤出粒子,用丙酮对粒子进行多次清洗,再用去离子水对粒子进行清洗,直至清洗后呈中性;最后将处理后的粒子在105℃下烘干备用,得到预处理后的粒子;
第二步:配置浸渍液:将Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O按照浓度比为5:1:5加入到去离子水中,搅拌均匀至其完全溶解,得到浸渍液;在步骤(2)所述浸渍液中,Co(NO3)2·6H2O的浓度为0.2mol/L,Ce(NO3)3·6H2O的浓度为0.04mol/L,Zr(NO3)4·5H2O的浓度为0.2mol/L;将第一步中的预处理后的粒子投加到浸渍液中,随后放置于摇床中,以90r/min的振荡强度,充分反应4h;将浸渍好的粒子滤出,放到烘箱中在105℃下干燥;将干燥后的粒子放在马弗炉中,在500℃下焙烧4h,得到活化后的粒子;
第三步:将第二步所述预处理后的粒子替换为活化后的粒子,重复上述步骤2-3次,制成所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极(标记为Co-Ce-Zr/γ-Al2O3)。
下表1为γ-Al2O3、γ-Al2O3预处理后、Co-Ce-Zr/γ-Al2O3和Co-Ce-Zr/γ-Al2O3降解环丙沙星后的比表面积和孔体积数据表。所述γ-Al2O3预处理后为第一步得到的预处理后的粒子。
表1
如表1所示,γ-Al2O3在经过预处理后,其比表面积和孔体积均有所增大,这证明经过刻蚀后,γ-Al2O3的内部孔道变大,有利于后面活性物质的负载。成功合成Co-Ce-Zr/γ-Al2O3后,通过表1数据可以发现比表面积和体积减小,证明活性物质成功负载到了γ-Al2O3上。经过降解实验后,对Co-Ce-Zr/γ-Al2O3进行分析,两项数据均有轻微减小,证明Co-Ce-Zr/γ-Al2O3粒子电极的稳定性。
图2展示了Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的SEM图,从图2中可以看出粒子电极表面有许多细小颗粒,即为反应活性物质,再结合图3,图3为Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的EDS图,证明了Co、Ce、Zr均成功负载至γ-Al2O3上。
图4为Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的活性物质含量结果图,图4分析了降解环丙沙星前后复合粒子电极的活性物质及其含量。Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的主要活性物质为ZrO2、Co3O4、CeO2,降解环丙沙星前的含量分别为1.95%,1.81%,0.76%,降解环丙沙星后的含量分别为1.88%,1.76%,0.65%,由此可以看出Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极具有较强的稳定性。
实施例2
探究不同pH下所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极对环丙沙星的降解效果。
选取pH=2,pH=6,pH=10三种情况,参照图1所示,首先将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,并分别于电源的正极和负极相连接,阴阳两极板间距为5cm,两极板间投放20g的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极,随后倒入500ml的模拟废水(模拟废水为环丙沙星溶液,浓度为20mg/L),调节模拟废水的pH,电导率设置为4ms/cm,打开电源,调节电流至0.2A,每隔一段时间取样,过0.22μm水系滤膜,利用高效液相色谱仪测定环丙沙星的浓度。结果如图5所示,三种pH环境下,环丙沙星均被降解完全,降解率高达100%。
实施例3
探究不同电导率下所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极对环丙沙星的降解效果。
选取电导率为0.5ms/cm,4ms/cm,8ms/cm三种情况,参照图1所示,首先将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,并分别于电源的正极和负极相连接,阴阳两极板间距为5cm,两极板间投放20g的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3粒子电极,随后倒入500ml的模拟废水(模拟废水为环丙沙星溶液,浓度为20mg/L),模拟废水的pH为6.0,调节电导率,打开电源,调节电流至0.2A,每隔一段时间取样,过0.22μm水系滤膜,利用高效液相色谱仪测定环丙沙星的浓度。结果如图6所示,在电导率为0.5ms/cm时,环丙沙星在100min时被降解完全,降解率为100%;在电导率为4ms/cm和8ms/cm时,环丙沙星在40min时被降解完全,降解率为100%。
实施例4
探究不同环丙沙星浓度下所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极对环丙沙星的降解效果。
选取环丙沙星浓度为20mg/L,100mg/L,300mg/L三种情况,参照图1所示,首先将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,并分别于电源的正极和负极相连接,阴阳两极板间距为5cm,两极板间投放20g的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3粒子电极,随后倒入500ml的模拟废水(模拟废水的环丙沙星浓度分别为20mg/L,100mg/L,300mg/L),调节模拟废水pH为6.0和电导率为4ms/cm,打开电源,调节电流至0.2A,每隔一段时间取样,过0.22μm水系滤膜,利用高效液相色谱仪测定环丙沙星的浓度。结果如图7所示,在环丙沙星浓度为20mg/L和100mg/L时,环丙沙星在40min时被降解完全,降解率为100%;在环丙沙星浓度为300mg/L时,环丙沙星在2h时的降解率为92%。
实施例5
对比二维空白(2D)、三维空白(3D-Blank)及Co-Ce-Zr/γ-Al2O3体系下环丙沙星的降解效果、TOC去除率以及能耗。
(1)能耗计算公式:
EC——能耗(kWh/kg CIP);
U——电压(V);
I——电流(A);
t——降解时间(h);
V——反应液体积(L);
C0——环丙沙星初始浓度;
Ct——t时环丙沙星初始浓度。
(2)二维空白(2D):首先将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,并分别于电源的正极和负极相连接,阴阳两极板间距为5cm,随后倒入500ml的模拟废水(模拟废水为环丙沙星溶液,浓度为20mg/L),分别调节模拟废水pH至6.0,电导率至4ms/cm。打开电源,调节电流至0.2A,每隔一段时间取样,过0.22μm水系滤膜,利用高效液相色谱仪测定环丙沙星的浓度,利用总有机碳分析仪测定体系中的TOC,40min后,环丙沙星去除率为32.6%,TOC去除率为1.3%,能耗为124kWh/kg CIP;
(3)三维空白(3D-Blank):首先将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,并分别于电源的正极和负极相连接,阴阳两极板间距为5cm,两极板间投放20g的γ-Al2O3粒子电极随后倒入500ml的模拟废水(模拟废水为环丙沙星溶液,浓度为20mg/L),分别调节模拟废水pH至6.0,电导率至4ms/cm。打开电源,调节电流至0.2A,每隔一段时间取样,过0.22μm水系滤膜,利用高效液相色谱仪测定环丙沙星的浓度,利用总有机碳分析仪测定体系中的TOC,40min后,环丙沙星去除率为42.6%,TOC去除率为35.3%,能耗为92.5kWh/kg CIP;
(4)Co-Ce-Zr/γ-Al2O3:首先将钌铱钛网、石墨板放在三维反应器两端,并分别于电源的正极和负极相连接,阴阳两极板间距为5cm,两极板间投放20g的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3粒子电极随后倒入500ml的模拟废水(模拟废水为环丙沙星溶液,浓度为20mg/L),分别调节模拟废水pH至6.0,电导率至4ms/cm。打开电源,调节电流至0.2A,每隔一段时间取样,过0.22μm水系滤膜,利用高效液相色谱仪测定环丙沙星的浓度,利用总有机碳分析仪测定体系中的TOC,40min后,环丙沙星去除率为100%,TOC去除率为52.6%,能耗为41.3kWh/kgCIP。
图8为2D、3D-Blank、Co-Ce-Zr/γ-Al2O3体系下,环丙沙星去除率、TOC去除率以及能耗图,从图8中可以看出,Co-Ce-Zr/γ-Al2O3体系下的环丙沙星去除率、TOC去除率以及能耗,均优于2D和3D-Blank体系。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式,仅用于解释本发明,而非限制本发明,本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将γ-Al2O3粒子浸泡在刻蚀液中进行刻蚀处理,滤出粒子,然后洗涤,烘干,得到预处理后的粒子;
(2)将Co(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O加入水中,搅拌均匀,得到浸渍液;
(3)将步骤(1)所述预处理后的粒子浸渍在步骤(2)所述浸渍液中,振荡处理,滤出粒子,干燥,得到浸渍后的粒子,将所述浸渍后的粒子升温进行焙烧活化处理,得到活化后的粒子;
(4)将步骤(3)所述预处理后的粒子替换为活化后的粒子,重复步骤(3)的操作2-3次,得到所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极。
2.根据权利要求1所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述刻蚀液包括HF溶液和NH4F溶液;所述HF溶液的体积百分比浓度为3%-5%;所述NH4F溶液的浓度为1.5g/L-2.5g/L;所述HF溶液和NH4F溶液的体积比为0.5:1-2:1。
3.根据权利要求1所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述刻蚀处理的时间为90-120min。
4.根据权利要求1所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,在步骤(2)所述浸渍液中,Co(NO3)2·6H2O的浓度为0.1mol/L-0.4mol/L,Ce(NO3)3·6H2O的浓度为0.03mol/L-0.05mol/L,Zr(NO3)4·5H2O的浓度为0.1mol/L-0.4mol/L。
5.根据权利要求1所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述振荡处理的转速为60-100r/min,振荡处理的时间为3-5h。
6.根据权利要求1所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述焙烧活化处理的温度为400-600℃,焙烧活化处理的时间为3-6h。
7.根据权利要求1所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述烘干的温度为90℃-110℃,步骤(3)所述干燥的温度为90℃-110℃。
8.一种由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极。
9.权利要求8所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用。
10.根据权利要求9所述的处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极在降解含环丙沙星废水中的应用,其特征在于,包括如下步骤:
将钌铱钛网作为阳极、石墨板作为阴极,阳极和阴极浸泡在待处理的环丙沙星废水中,往所述待处理的环丙沙星废水中投加所述处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极,接通电源,对环丙沙星废水进行降解,完成环丙沙星废水的处理;所述待处理的环丙沙星废水的pH值为2.0-10.0,待处理的环丙沙星废水的电导率为0.5-8.0ms/cm,环丙沙星废水的浓度为20mg/L-300mg/L。
CN202011588370.3A 2020-12-28 2020-12-28 处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用 Active CN112723621B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011588370.3A CN112723621B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011588370.3A CN112723621B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112723621A true CN112723621A (zh) 2021-04-30
CN112723621B CN112723621B (zh) 2022-05-24

Family

ID=75607051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011588370.3A Active CN112723621B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112723621B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101037245A (zh) * 2007-02-14 2007-09-19 浙江工业大学 一种含氯苯类化合物的废水的电氧化处理工艺
CN103241807A (zh) * 2013-05-15 2013-08-14 常州工学院 一种应用于复极性三维电极反应器的复合粒子电极及其制备方法
CN107697984A (zh) * 2017-11-15 2018-02-16 广西民族大学 Sn/Sb‑Mn‑GAC粒子及其在三维电化学反应处理4‑氯酚废水中的应用
CN109052575A (zh) * 2018-09-25 2018-12-21 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 一种γ-Al2O3-Ti-(Ag/W)三维粒子电极的制备方法和应用
CN110002546A (zh) * 2019-02-19 2019-07-12 江苏海普功能材料有限公司 一种活化(Cu-Fe-Ce)/Al2O3纳米粒子电极的制备及其应用
CN110228838A (zh) * 2019-06-19 2019-09-13 南开大学 一种RGO/MoS2/Ce0.75Zr0.25O2阴极材料及其制备方法和用途
CN110436576A (zh) * 2019-08-22 2019-11-12 深圳市世清环保科技有限公司 除氰粒子电极及制备方法和处理高浓度含氰废水的方法及装置
CN110790362A (zh) * 2019-11-14 2020-02-14 济南大学 一种同时去除畜禽养殖废水中抗生素和重金属的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101037245A (zh) * 2007-02-14 2007-09-19 浙江工业大学 一种含氯苯类化合物的废水的电氧化处理工艺
CN103241807A (zh) * 2013-05-15 2013-08-14 常州工学院 一种应用于复极性三维电极反应器的复合粒子电极及其制备方法
CN107697984A (zh) * 2017-11-15 2018-02-16 广西民族大学 Sn/Sb‑Mn‑GAC粒子及其在三维电化学反应处理4‑氯酚废水中的应用
CN109052575A (zh) * 2018-09-25 2018-12-21 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 一种γ-Al2O3-Ti-(Ag/W)三维粒子电极的制备方法和应用
CN110002546A (zh) * 2019-02-19 2019-07-12 江苏海普功能材料有限公司 一种活化(Cu-Fe-Ce)/Al2O3纳米粒子电极的制备及其应用
CN110228838A (zh) * 2019-06-19 2019-09-13 南开大学 一种RGO/MoS2/Ce0.75Zr0.25O2阴极材料及其制备方法和用途
CN110436576A (zh) * 2019-08-22 2019-11-12 深圳市世清环保科技有限公司 除氰粒子电极及制备方法和处理高浓度含氰废水的方法及装置
CN110790362A (zh) * 2019-11-14 2020-02-14 济南大学 一种同时去除畜禽养殖废水中抗生素和重金属的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GEGE ZHOU等: "Improvement of the homogeneity and oxygen storage capability of Ce1-xZrxO2-δ by co-doping: A first-principles study", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
许畅: "三维电极法处理难降解制药废水研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112723621B (zh) 2022-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108097261B (zh) 一种高效稳定的铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法与应用
CN105478121B (zh) 一种三氧化二铁改性的二氧化钛高效可见光催化剂的制备方法
CN109317183B (zh) 一种氮化硼量子点/超薄多孔氮化碳复合光催化材料及其制备方法和应用
CN109499573A (zh) 一种磁性木基材料的原位制备方法
US20210086163A1 (en) Method for preparing biochar from phosphoric acid-modified enteromorpha prolifera, and use of biochar in removal of cadmium
CN109179554A (zh) 利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的方法
CN105668719B (zh) 负载钴氧化物的活性炭催化粒子电极及制备方法
CN108579755B (zh) 一种废水处理催化剂及其应用
CN106964333B (zh) 用于处理污水的稀土负载催化剂及其制备方法和应用以及臭氧催化氧化处理污水的方法
CN108212161A (zh) 一种活性炭纤维三维粒子电极催化剂及其制备方法
CN105217715B (zh) 一种活性炭材料去除处理抗生素乙酰磺胺的方法
CN110115974B (zh) 一种脱色材料及其制备方法和应用以及废水脱色方法
CN112723621B (zh) 处理环丙沙星废水的Co-Ce-Zr/γ-Al2O3复合粒子电极及其制备方法与应用
CN100525899C (zh) 一种污水脱氮除磷后稀土吸附剂的再生方法
CN108772038B (zh) 一种脱除水中铅离子的吸附剂及其制备方法和应用
CN109095546B (zh) 一种光催化处理废水协同制取氢气的方法
CN108355621B (zh) 一种磁性多孔膨润土壳聚糖复合微球及其制备方法
CN105967277A (zh) 一种Sn-Ti/氧化铝三维粒子电极、制备方法及应用
CN105870465B (zh) 一种基于活性污泥驯化的自掺杂碳催化材料的制备方法
CN106000433B (zh) 一种Bi(Ⅲ)‑金属氧簇无机骨架及其制备方法与应用
CN111892053B (zh) 一种负载锆的活性炭高活性材料及其制备方法和应用
CN107827195A (zh) 一种吸附法‑光催化降解法联合处理有机染料废水的方法
CN111498952B (zh) 一种多孔碳铁镍合金泡沫镍电极及其制备方法和应用
CN113600133A (zh) 一种除磷吸附剂及其制备方法和应用
CN106024422B (zh) 一种利用驯化活性污泥制备电容性电极材料的方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant