CN113181904A - 一种室温下降解医疗废水的催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室温下降解医疗废水的催化剂，该催化剂的化学式为Mn0.6Ce0.4O，制备特点是以水为溶剂，在搅拌条件下加入六水合硝酸铈、高锰酸钾和盐酸，经过水热反应后离心洗涤干燥，通过低温煅烧即可制备出Mn0.6Ce0.4O2催化剂。该室温催化剂的制备方法环保，简单，成本低廉，产品纯净，在室温条件下能够很好去除医疗废水中的残渣污染物，该催化剂具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种室温下降解医疗废水的催化剂。
背景技术
传统的处理方法难以降解抗生素残留，故急需一种条件温和、高效的医疗废水降解技术。若能够制造一种能够在室温条件下有效的降解医疗废水的催化材料，不消耗化石资源，意义重大。铈锰氧化物材料具有丰富的表面氧空位，可以氧化降解有机污染物，被广泛应用于氧化挥发性有机物和CO等有毒气体的环境领域，但是在医疗废水领域中应用较少。在已有的报道中，龙琭璐等人报道了一种钒钛高炉废渣粉及其制备方法和其去除抗生素的方法(申请公布号：CN112225305A)，该文采用了一种钒钛高炉废渣粉协同紫外光去除水中抗生素的方法，工艺流程复杂，能耗较高，成本昂贵。调研表明，尚未有铈锰氧化物应用在室温下催化降解医疗废水的报道。在此，我们通过一种简单的水热反应制备了Mn0.6Ce0.4O2催化剂。本发明只需将催化剂粉末加入废水中，在室温下搅拌，即可有效降解四环素污染物。本发明无需加热，无需人工光源，因此，工艺简单、成本低廉。本发明具有明显的推广价值和应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种室温下降解医疗废水的催化剂。本发明通过一种简单的水热反应制备了Mn0.6Ce0.4O2催化剂。本发明只需将催化剂粉末加入废水中，在室温下搅拌，即可有效降解四环素污染物。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种室温下降解医疗废水的催化剂，该催化剂的化学式为Mn0.6Ce0.4O，其制备步骤为：
a)在搅拌条件下，向水中加入六水合硝酸铈；
b)向步骤a)的反应物溶液中加入高锰酸钾和盐酸，搅拌一段时间；
c)将步骤b)的混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，在恒温水热条件下反应10-14小时；
d)将水热反应物经过离心、洗涤、干燥，并在330-370℃的温度下煅烧3-5小时，产物即为Mn0.6Ce0.4O2。
作为优选的方案，向步骤a)的反应物溶液中加入高锰酸钾和盐酸后，搅拌15-25min。
作为优选的方案，步骤c)中，恒温水热反应温度为100℃，在100℃恒温水热条件下反应 12小时。
作为优选的方案，步骤d)中，经过离心、洗涤、干燥的水热反应物在350℃的温度下煅烧 4小时，
作为优选的方案，六水合硝酸铈与高锰酸钾的加入质量比为(1.6-2.2):1。
作为优选的方案，步骤b)中，加入的高锰酸钾和浓盐酸的加入质量/体积比为(8-10): (15-25)g/ml。
作为优选的方案，所制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂用于降解含四环素的医疗废水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的室温下降解医疗废水的催化剂，其制备方法简易、成本低廉、重现性好，在室温下能够有效的降解含四环素的医疗废水。本发明的降解方法不需要加热，因此不消耗化石能源，成本低，本发明具有显著的应用前景。
附图说明
图1：实施例1制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂的X射线衍射(XRD)图。
图2：实施例1制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图。
图3：实施例2制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂对四环素医疗废水的降解图。
具体实施方式
以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明提供了一种简单的水热反应制备了Mn0.6Ce0.4O2催化剂。本发明只需将催化剂粉末加入废水中，在室温下搅拌，即可有效降解四环素污染物。
实施例1
室温下，在烧杯中，将0.4118g的六水合硝酸铈加入盛有20mL水溶液的烧杯中，搅拌 5分钟后，加入0.225g的高锰酸钾和0.5ml浓盐酸，搅拌20分钟，转移到聚四氟乙烯内衬中， 100℃恒温水热反应12小时；洗涤、离心、干燥，产物放到马弗炉中，350℃恒温煅烧反应4 小时，即得到Mn0.6Ce0.4O2。
实施例2
室温下降解医疗废水的测试过程如下：
将实施例1制得到的Mn0.6Ce0.4O2催化剂，降解含有四环素的水溶液。
称取样品20mg，加入100ml含四环素的水溶液中，其中四环素浓度为40mg/L，先低温 6℃搅拌30min，使四环素在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后放入35℃的水浴锅中进行催化反应，用滤头移取上清液，用分光光度计检测溶液在190到450nm的吸收曲线(四环素的特征吸收峰在356nm附近)。根据Lambert–Beer定律，有机物特征吸收峰强度的变化，可以定量计算其浓度变化。当吸光物质相同、厚度相同时，可以用吸光度的变化直接表示溶液浓度的变化，1-C/C0则表示四环素的降解率(C0:四环素在波长为356nm处的初始吸光度，C:四环素在波长为356nm处的吸光度)。从图3可以看出，室温搅拌37h的时候，降解率便可高达90％以上。这表明Mn0.6Ce0.4O2催化剂可以在仅室温搅拌的情况下，便可有效地降解四环素。同时也表明通过Mn0.6Ce0.4O2催化剂来催化降解医疗废水是切实可行的，成本低廉、操作简便、低温节能且无二次污染。
图1为实施例1制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂的X射线衍射(XRD)图。由图1可见，实施例1制备的产品分别与原始CeO2标准卡(JCPDS:34-0394)和MnO2标准卡(JCPDS:80-1098) 相关，实施例1制备产品是纯相的Mn0.6Ce0.4O2催化剂。
图2为实施例1制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图。由图2可见，实施例1所制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂形貌为非晶态颗粒。
图3为实施例2制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂对四环素医疗废水的降解图。由图3可见Mn0.6Ce0.4O2催化剂在室温搅拌的情况下，就可以有效的催化降解四环素。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：该催化剂的化学式为Mn0.6Ce0.4O，其制备步骤为：
a)在搅拌条件下，向水中加入六水合硝酸铈；
b)向步骤a)的反应物溶液中加入高锰酸钾和盐酸，搅拌一段时间；
c)将步骤b)的混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬中，在恒温水热条件下反应10-14小时；
d)将水热反应物经过离心、洗涤、干燥，并在330-370℃的温度下煅烧3-5小时，产物即为Mn0.6Ce0.4O2。
2.根据权利要求1所述的室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：向步骤a)的反应物溶液中加入高锰酸钾和盐酸后，搅拌15-25min。
3.根据权利要求1所述的室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：步骤c)中，恒温水热反应温度为100℃，在100℃恒温水热条件下反应12小时。
4.根据权利要求1所述的室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：步骤d)中，经过离心、洗涤、干燥的水热反应物在350℃的温度下煅烧4小时。
5.根据权利要求1所述的室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：六水合硝酸铈与高锰酸钾的加入质量比为(1.6-2.2):1。
6.根据权利要求1所述的室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：步骤b)中，加入的高锰酸钾和浓盐酸的加入质量/体积比为(8-10):(15-25)g/ml。
7.根据权利要求1所述的室温下降解医疗废水的催化剂，其特征在于：所制备的Mn0.6Ce0.4O2催化剂用于降解含四环素的医疗废水。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20210730 |
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