[发明专利]一种降解水体中抗生素的方法

说明书

本发明公开了一种降解水体中抗生素的方法，其特征在于：设置光催化芯片，将光催化芯片加入到待处理水体中，通过光催化作用实现水体中抗生素的降解；其中，光催化芯片是在基底上、且垂直于基底表面生长有氧化锌纳米棒阵列，氧化锌纳米棒阵列中各氧化锌纳米棒的表面包覆有硫化锌层，形成氧化锌‑硫化锌复合纳米棒阵列结构。本发明使用的光催化芯片不仅易于回收，还可以循环多次使用，对处理水环境中抗生素的污染具有明显的消除作用。

技术领域

本发明涉及一种降解水体中抗生素的方法。

背景技术

抗生素是世界上生产和使用量最大的药品，其能抑制或杀死细菌等病原体，因而在疾病预防和治疗中发挥着重要的作用。1928年，英国微生物学家亚历山大·弗莱明偶然发现霉菌可以抑制细菌的生长，并在随后的研究中提取出了青霉素，揭开了抗生素类药物使用的序幕。迄今为止，人们已经合成出了上百种抗生素类药物，在人类和动物的疾病治疗中都有重要作用。但是，过量使用抗生素也会对环境和人体健康造成严重威胁。环境水体中的残留抗生素主要来源于生活污水、医疗废水以及动物饲料和水产养殖废水的排放。这些残留的抗生素又会通过生物循环重新进入人体。因此，发展简便、快捷、低成本的方式来消除抗生素污染具有很强的现实意义。

光催化降解是利用半导体材料在光照的作用下，消除有机污染物的一种环境修复技术。这种技术是基于半导体催化剂在光照射下产生电子(e)和空穴(h⁺)，产生的电子和空穴会与催化剂表面吸附的氧气和水作用，进一步转变为超氧负离子自由基或羟基自由基。这里产生的自由基有很强的氧化性，能够将有机分子最终氧化为无害的二氧化碳和水，达到降解去除的目的。

氧化锌是一种高效且无害的半导体光催化剂材料。为了进一步提高氧化锌光催化性能，一种有效的办法是构筑氧化锌与其它半导体的复合材料。利用复合材料形成的界面来限制光生电子-空穴对的快速复合，从而达到提升降解性能的目的。

发明内容

结合光催化材料的特点和优势，本发明提供了一种降解水体中抗生素的方法，旨在提高降解性能。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明降解水体中抗生素的方法，其特点在于：设置光催化芯片，将所述光催化芯片加入到待处理水体中，以紫外灯、氙灯或汞灯作为光源照射所述光催化芯片，通过光催化作用实现水体中抗生素的降解；

所述光催化芯片是在基底上、且垂直于基底表面生长有氧化锌纳米棒阵列，所述氧化锌纳米棒阵列中各氧化锌纳米棒的表面包覆有硫化锌层，形成氧化锌-硫化锌复合纳米棒阵列结构。所述基底为硅片、玻璃片、锌片或不锈钢片。

具体的，在使用时，每1cm²的光催化芯片用于处理10mL、抗生素浓度为1～15mg/mL的水体；每1cm²的光催化芯片中氧化锌-硫化锌复合纳米棒阵列结构的质量为0.5～5mg/cm²。

芯片的光催化降解效率与纳米棒尺寸有直接关系，作为优选，氧化锌-硫化锌复合纳米棒的直径在50-250nm、长度在500-3000nm。更优选的，氧化锌-硫化锌复合纳米棒的直径为120nm、长度为1200nm。

可通过本发明降解的所述抗生素包括卡那霉素、庆大霉素、链霉素、亚胺培南、头孢拉定、头孢克洛、头孢尼西、头孢替安、头孢唑肟、头孢克肟、头孢曲松、头孢咪唑、头孢克定、万古霉素、阿齐霉素、克拉霉素、红霉素、阿莫西林、青霉素、四环素、土霉素、氯霉素、呋喃唑酮、甲硝唑、环丙沙星、诺氟沙星、伊诺沙星、环丙沙星中的一种或几种的任意混合。

具体的，所述光源的功率为≥50W。

本发明光催化芯片的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备氧化锌纳米棒阵列