[发明专利]一种CoFeOCl材料的制备方法及其应用方法

说明书

本发明提供了一种CoFeOCl材料的制备方法，步骤如下：1)将三氯化铁和无水氯化钴置于水溶液中，超声处理后烘干；2)将烘干的材料在氮气氛围下密封加热，冷却后取出研磨，经洗涤后真空干燥并冷却至室温，即得。上述材料应用于降解水体中抗生素，步骤如下：1)将乙酰苯胺类抗生素溶于水中，加入磷酸盐调节pH；2)将CoFeOCl加入有乙酰苯胺类抗生素的水溶液中得混合溶液；3)向混合溶液中加入过氧单硫酸氢钾，隔一定时间吸取一定量样品过滤，滤液进行后续分析，过滤后残留的固体清洗后真空干燥得到再生的CoFeOCl。本发明提升了FeOCl催化过氧单硫酸氢钾的效率，提高了其降解水体中抗生素的速度，降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种CoFeOCl材料的制备方法及其应用方法，属于水处理技术领域。

背景技术

近年，随着社会经济的逐渐进步和科学技术水平的不断提高，工业化和城市化的发展日益加快，水环境中的有机物种类和数量急剧增加。这些有机污染物可以从市政、农业和工业三个来源大量排放到自然水体当中，给水环境和人类健康带来一系列的问题。抗生素及个人护理用品(PPCPs)是一类新兴有机污染物，包括各种抗生素、激素、消炎药、抗癫痫抗生素、血脂调节剂、β受体阻滞剂、造影剂和细胞抑制剂以及抗菌剂、合成麝香、驱虫剂、防腐剂、香料、防晒霜等个人护理用品。早在21世纪初国外已经开始关注这类有机污染物对环境的污染，由于大部分难降解有机物具有强极性、水溶性高且具有一定的抑菌性和生物毒性，因而难以通过传统的混凝、沉淀、过滤等给水处理方法以及基于活性污泥法的污水处理方法去除，造成PPCPs可以持续存在于地表水、地下水、饮用水和污水中。此外，水环境中富集的难降解有机污染物还会对人类健康及生态系统造成长期的潜在危害。非甾体类抗生素作为已经普遍使用多年的PPCPs已在多个国家的地表水和表水中检测到，在中国的总含量已高达毫克每升级别，严重威胁居民健康。因此，亟需寻求高效、经济的控制方法解决水环境中日益严峻的抗生素污染问题。

高级氧化法(AOPs)以产生高活性的自由基团为特征，能降解绝大多数有机物且反应速率快。最近研究学者一直关注产生SO₄^·-用于降解微有机微污染物，控制消毒副产物的形成和灭活微生物。虽然·OH和SO₄^·-的氧化还原电位是相当的，但SO₄^·-比·OH更选择性地降解有机微污染底物。为了产生SO₄^·-，通常使用加热、碱、紫外(UV)、超声波和过渡金属等去活化过二硫酸盐(PDS)或过氧单硫酸氢盐(PMS)。相比于其他方法，过渡金属由于催化效率高、能耗较低且易于操作而被认为是有效且可行的活化剂。通常，由于PMS的不对称结构，它总是比PDS更容易被过渡金属活化。此外，PMS在常温下为固体，性质稳定便于运输保存，因而逐渐引起广大学者的重视。氯氧化铁(FeOCl)，在通过活化H₂O₂分解产生·OH方面和降解持久性有机物方面具有极高效率。由于PMS和H₂O₂具有相似的过氧化物结构，FeOCl也被认为是PMS的有效活化剂。实际上，FeOCl之前就已被报道为功能材料。它的结构的主要特征是其自堆叠晶体间隙，称为“范德华层”。由于层间相互作用弱，FeOCl已被证明是一种优异的插层反应主体。通过在插入的有机化合物和无机基质之间转移电荷，强氧化能力引起的结构的适当改性将改变铁的化学状态(Fe³⁺→Fe²⁺)。当客体分子被吸附或与FeOCl相互作用时，约25％的Fe³⁺被证明是“原位”还原成Fe²⁺。但是因为铁元素对PMS催化效率有限，因此如何进一步改性材料，构建更为高效、稳定的非均相催化系统，是进一步提高基于PMS的高级氧化法对有机污染物去除率的关键课题，也是本发明的主要内容之一。开发态CoFeOCl材料对过氧单硫酸盐更为高效的催化活性，这在控制水中难降解有机物、保障饮用水安全性的研究领域将是一个全新的突破。

发明内容