CN114247457A - 一种吸附光催化耦合催化剂的制备及去除废水中抗生素的简易装置 - Google Patents
一种吸附光催化耦合催化剂的制备及去除废水中抗生素的简易装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114247457A CN114247457A CN202010998764.XA CN202010998764A CN114247457A CN 114247457 A CN114247457 A CN 114247457A CN 202010998764 A CN202010998764 A CN 202010998764A CN 114247457 A CN114247457 A CN 114247457A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- plate
- solution
- photocatalytic coupling
- wastewater
- 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
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 claims abstract description 4
- 235000009569 green tea Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 abstract 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 2
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 2
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 2
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006806 disease prevention Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- 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
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种吸附光催化耦合催化剂的制备方法及去除废水中抗生素的简易装置，该催化剂制备步骤包括利用三聚氰胺在马弗炉中烧制g‑C3N4，将g‑C3N4与Bi(NO3)3·5H2O，KI及绿茶通过简单的原位沉淀法制备复合催化剂，再将所得催化剂涂抹在处理装置反应器中，反应器包括本体，光源，涂有催化剂的板片，通过板片将催化剂与废水充分接触，提高催化剂利用率和光照面积，使得抗生素降解效率有了很大的提高。本发明催化剂制备简单易行，绿色无污染，工艺装置构造简单，操作可控，可以解决光吸收效率低，催化剂利用率低等问题。
Description
技术领域
本发明属于吸附光催化材料技术应用领域，具体涉及一种吸附光催化耦合催化剂的制备方法及高效处理水体中抗生素的装置应用。
背景技术
随着经济社会的快速发展，抗生素一直在社会生活中扮演着重要的角色，抗生素是指在低浓度时选择性抑制微生物生命活动的物质，全世界每年生产大量的抗生素，约50％用于人类医学使用，50％用于农业，畜牧业生产，比如添加进动物饲料中，能够促进动物预防疾病与生长发育。由于大量使用抗生素，导致未被人与动物吸收的抗生素经排泄物排放进自然水体中，使得水环境中抗生素浓度超标，水体遭受严重污染。传统水处理工艺对微量抗生素难以降解完全，如活性污泥法，膜分离等，工艺复杂且占地面积大；吸附法处理效果较好，但只是发生相态的转移，仍需进一步处理；光催化技术具有氧化性强，反应速率快，但催化剂的设计依然存在缺陷，对于单组分光催化剂，宽带隙光催化剂难以在可见光下产生光致电荷对，窄带隙光催化剂在可见光下容易发生电荷重组。
这些问题是限制抗生素进一步降解的一大障碍，若将吸附，光催化耦合与水处理装置结合使用，取长补短，将各自的优势发挥到最大化，利用g-C3N4与BiOI复合，构成异质结，降低光生电荷重组速率，制备出具有吸附光催化耦合的催化剂，在巧妙结合污水处理装置，能够有效的解决上述所说的缺陷，并表现出比较高的降解活性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂。
本发明的第二个目的是提供一种BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种搭载催化剂高效去除废水中抗生素的装置。
本发明的技术方案概述如下：
一种BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂的制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)称取15g-30g的三氯氰胺放置于100-250ml的陶瓷坩埚中，将盖好盖子的陶瓷坩埚放置于马弗炉中央，马弗炉以5℃/min的升温速率，升温至550℃，并在此温度下保温1--2h，经研磨得到g-C3N4样品，保存备用；
(2)按比例称取2-5g的Bi(NO3)3·5H2O，加入50ml-100ml的乙二醇中，超声处理10min-30min直至完全溶解得到溶液A；取0.1-0.5g步骤(1)获得的g-C3N4粉末加入溶液A中，继续搅拌；然后再加入1-5g的KI，搅拌5-15min后得到溶液B；
(3)向加入溶液B中加入15-25ml的2.0M的氢氧化钠溶液，用pH计测量pH值，调节pH值在10左右，继续搅拌20-30min，边搅拌边加入2-5g绿茶，以10000rmp的转速离心，随后依次用无水乙醇与去离子水洗涤各3次，干燥得到BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂。
一种吸附光催化耦合反应装置去除废水中抗生素的方法，其特征包括如下步骤：
(1)使用上述催化剂组装一种抗生素废水处理的装置；
(2)按比例将上述所制备的吸附光催化耦合催化剂均匀涂抹在板片6上，通过固定装置5固定于反应器上，当板片干燥后打开泵站2，关闭阀门9，废水由进样口10进入反应器1中，沿所示方向缓慢流动，使得废水与板片上催化剂充分接触；
(3)打开光源3，光源由固定装置7固定于反应器上，两侧灯光同时照射，使得每片涂有催化剂的板片同时得到光照，板片催化剂含量3g-8g；
(4)反应2-4小时后，打开阀门9，处理后水样排出。
本发明的优点：
(1)本发明催化剂制备工艺简单，成本低，绿色无污染。
(2)本发明所有装置操作简单，可控性强，处理效率高，增大催化剂的光照面积，能最大程度提高抗生素的吸附光催化效率。
(3)本发明所制备催化剂光吸收效率高，稳定性好。
附图说明
图1为本发明一种吸附光催化耦合催化装置示意图。
图2为吸附光催化耦合催化剂的I-T图。
图3为抗生素降解效率图。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
吸附光催化耦合催化剂，用下述方法制成：
(1)称取20g的三氯氰胺放置于250ml的陶瓷坩埚中，将盖好盖子的陶瓷坩埚放置于马弗炉中央，马弗炉以5℃/min的升温速率，升温至550℃，并在此温度下保温2h，经研磨得到g-C3N4样品，保存备用；
(2)称取2.425g的Bi(NO3)3·5H2O，加入100ml的乙二醇中，超声处理15min直至完全溶解得到溶液A；
取0.3g步骤(1)获得的g-C3N4粉末加入溶液A中，继续搅拌；然后再加入1.66g的KI，搅拌10min后得到溶液B；
(3)向加入溶液B中加入15ml的2.0M的氢氧化钠溶液，用pH计测量pH值，调节pH值在10，继续边搅拌边加入2g绿茶，以10000rmp的转速离心，随后依次用无水乙醇与去离子水洗涤各3次，干燥得到BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂。
实施例2
一种吸附光催化耦合催化去除废水中抗生素的装置(见图1)，包括反应器本体4，在反应器本体底部跟顶壁表面装有光源3，光照能照射整个反应器，在进水口设置泵站2；出水口设置阀门9，方便出水检测；在反应器底部跟顶壁设有板片固定装置5，每个板片6间隔距离相等且完全暴露在光照下，板片均匀涂抹催化剂(实施例1制备)。
实施例3
一种吸附光催化耦合反应装置(见图1)去除废水中抗生素的方法，包括如下步骤：
(1)使用实施例2中的吸附光催化耦合催化去除废水中抗生素的装置(见图1)，其中，反应器本体4呈长方体型密封箱，长30cm，宽10cm，高20cm；在反应器底部跟顶壁装有光源3为25W，板片为长15cm，宽为5cm的薄板，能够完全照射到板片上，板片上涂有催化剂5g(实施例1制备)，待干燥不脱落后使用；
(2)打开泵站2，模拟抗生素废水，以50mg/L的四环素为例，关闭阀门9，待水满后关闭泵站2，打开光源3，反应2小时；
(3)打开阀门9，在出水口处取水检测，当四环素浓度较低达到排放标准时，打开阀门，排水，检测结果如图3所示，降解效果较好。
实施例4
吸附光催化耦合催化剂涂抹板片的光电响应性能
使用实施例1中制备的催化剂，将其均匀涂抹在板片上，利用三电极系统与电化学工作站连接，在光源的照射下，测试光电响应性能，结果如图2所示，发现具有较好的光电响应。
Claims (3)
1.一种BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂的制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)称取15g-30g的三氯氰胺放置于100-250ml的陶瓷坩埚中，将盖好盖子的陶瓷坩埚放置于马弗炉中央，马弗炉以5℃/min的升温速率，升温至550℃，并在此温度下保温1-2h，经研磨得到g-C3N4样品，保存备用；
(2)按比例称取2-5g的Bi(NO3)3·5H2O，加入50ml-100ml的乙二醇中，超声处理10min-30min直至完全溶解得到溶液A；取0.1-0.5g步骤(1)获得的g-C3N4粉末加入溶液A中，继续搅拌；然后再加入1-5g的KI，搅拌5-15min后得到溶液B；
(3)向加入溶液B中加入15-25ml的2.0M的氢氧化钠溶液，用pH计测量pH值，调节pH值在8-10，继续边搅拌边加入2-5g绿茶，离心，随后依次用无水乙醇与去离子水洗涤，干燥得到BiOI/g-C3N4复合的吸附光催化耦合催化剂。
2.一种吸附光催化耦合反应装置去除废水中抗生素的方法，其特征包括如下步骤：
(1)根据权利要求1制备催化剂组装一种抗生素废水处理的装置；
(2)按比例将上述所制备的吸附光催化耦合催化剂均匀涂抹在板片6上，通过固定装置5固定于反应器上，当板片干燥后打开泵站2，关闭阀门9，废水由进样口10进入反应器1中，沿所示方向缓慢流动，使得废水与板片上催化剂充分接触；
(3)打开光源3，光源由固定装置7固定于反应器上，两侧灯光同时照射，使得每片涂有催化剂的板片同时得到光照，板片催化剂含量3g-8g；
(4)反应2-4小时后，打开阀门9，处理后水样排出。
3.权利要求1和2的方法制备的吸附光催化耦合催化剂及废水处理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010998764.XA CN114247457A (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种吸附光催化耦合催化剂的制备及去除废水中抗生素的简易装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010998764.XA CN114247457A (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种吸附光催化耦合催化剂的制备及去除废水中抗生素的简易装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114247457A true CN114247457A (zh) | 2022-03-29 |
Family
ID=80789299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010998764.XA Pending CN114247457A (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 一种吸附光催化耦合催化剂的制备及去除废水中抗生素的简易装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114247457A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115970761A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-04-18 | 中国五冶集团有限公司 | 一种氧化铝反应器催化材料的合成方法及试验方法 |
-
2020
- 2020-09-23 CN CN202010998764.XA patent/CN114247457A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115970761A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-04-18 | 中国五冶集团有限公司 | 一种氧化铝反应器催化材料的合成方法及试验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102976565B (zh) | 一种小型生活污水废水连续处理装置 | |
| CN204384922U (zh) | 太阳能光催化降解装置 | |
| CN205821103U (zh) | 一种畜禽养殖中水回用一体化处理设备 | |
| CN108217868B (zh) | 一种高除藻率复合除藻剂的制备方法 | |
| CN106277580A (zh) | 一种农村生活污水深度净化‑杀菌反应器系统 | |
| CN105289579A (zh) | 一种纳米片状铈掺杂钼酸铋催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114247457A (zh) | 一种吸附光催化耦合催化剂的制备及去除废水中抗生素的简易装置 | |
| CN110841669B (zh) | 利用零维黑磷量子点/一维管状氮化碳复合光催化剂处理重金属和有机污染物的方法 | |
| CN110182888B (zh) | 一种处理玫瑰红b高盐废水的光催化反应装置和工艺 | |
| CN105130121A (zh) | 一种畜禽养殖中厌氧消化液的处理方法 | |
| CN110885741A (zh) | 一种利用微藻发酵技术提升畜禽粪污沼气量的方法及装置 | |
| CN111116242A (zh) | 一种利用能源化工技术制备畜禽粪污有机肥的工艺 | |
| CN107298512B (zh) | 一种畜禽粪水重金属钝化与养分氮磷回收的集成处理方法 | |
| CN106219651B (zh) | 一种脱除厌氧消化发酵液中氨氮的装置及方法 | |
| CN103755005A (zh) | 三价铁离子还原方法 | |
| CN115159627B (zh) | 一种流水驱动的二硫化钼/碳毡柔性压电材料及其制备方法和对抗生素的降解应用 | |
| CN114772861A (zh) | 一种养殖污水循环净化方法 | |
| CN107585870B (zh) | 一种微藻处理污水的方法 | |
| CN113603301A (zh) | 一种利用微藻处理低浓度含砷废水的装置及方法 | |
| CN104304155B (zh) | 一种循环水养殖系统的去除氨氮装置 | |
| CN103497013B (zh) | 受控密闭舱内废弃物发酵处理装置 | |
| CN106348531A (zh) | 一种复合生物法处理含镉废水的方法 | |
| CN101559991A (zh) | 一种微波治理漂浮生物污染的装置 | |
| CN104353090B (zh) | 一种用于无土栽培营养液的消毒净化系统及其净化方法 | |
| CN217025711U (zh) | 一种适用于污泥厌氧消化沼气中氨气吸附回收并制备鸟粪石的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220329 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |