[发明专利]一种ZnO-CeO2

说明书

本发明采用溶剂热‑烧结法制备了ZnO‑CeO₂/纳米石墨催化剂，通过热压法制备了电极。结合结构表征，研究了该金属氧化物复合电极降解抗生素废水的电催化性能。结果表明，这种电极对诺氟沙星废水有良好的降解效果，说明金属氧化物改性的石墨电极在保持其良好导电性的同时，提高了电极氧化能力。过程包括：一、ZnO‑CeO₂/纳米石墨复合催化剂的制备；二、阴极电极的热压制备；三、ZnO‑CeO₂/纳米石墨阴极降解诺氟沙星废水的工艺参数。使用本发明制备的阴极在外加电流密度为35mA·cm^‑2时，对废水中诺氟沙星的电催化降解效率可以达到92.6%。催化剂在多次重复使用后性能下降较小，催化稳定性好，电极制备工艺简单，制作成本低廉，能有效降低降解工艺的能源消耗，做到了节能环保。

技术领域

本发明属于电催化降解污染物领域，具体涉及一种ZnO-CeO₂/纳米石墨阴极电催化降解抗生素废水的方法；具有催化活性好、制备工艺简单、安全环保等优点。

背景技术

抗生素是生物在生命活动过程中所产生的（或由人工半合成、全合成）。仅少量的抗生素便可有选择地抑制或影响生物体的功能，因此，抗生素大量用于人和动物的疾病治疗，并添加于动物饲料中促进其生长或替代部分营养物，是目前世界上使用最广泛的药物之一。目前抗生素主要分为两大类，天然存在与人工合成。根据其化学结构及作用形式，现有的抗生素种类主要分为β-内酰胺类、大环内脂类、赖胺类、四环素类及氟喹诺酮类。而在各类抗生素中，氟喹诺酮类抗生素的作用与带来的环境问题尤为受关注。

电催化是高级氧化技术（AOP）工艺中效率较高的方法之一，它具有适用范围广、高效性、多样性、低成本、操作简便等特点，并且能耗相对较低，是一种 “环境友好”型的绿色污水处理工艺。它能够在溶液中和阳极表面同时产生强氧化剂（•OH），在阴极直接生成过氧化氢（间接生成•OH），无选择性地氧化水中的绝大部分有机污染物。利用电化学技术降解抗生素废水，还具有设备造价成本低、占地面积小、处理效率高、反应过程温和等优点；因此，本发明开发新的电化学阴极材料，并探究该电极处理氟喹诺酮类抗生素废水的效能。

本发明所述方法具体为：将适量纳米石墨粉末浸渍到硝酸铈与乙醇混合溶液中，经过充分搅拌后，再通过水热法制成CeO₂/纳米石墨材料；将得到的CeO₂/纳米石墨催化剂浸渍到硝酸锌与乙醇混合溶液中，经充分搅拌后烘干，通过高温煅烧后得到ZnO-CeO₂/纳米石墨催化剂；将得到的ZnO-CeO₂/纳米石墨催化剂通过热压法制备成电极，而后应用于电催化降解废水中的诺氟沙星，降解过程具体是：降解过程是在容积一定的电解槽中进行，通过动力泵保持废水的流动状态，并对降解的工艺参数进行优化。该电极结构与活性组分有利于提高电极的催化氧化活性与降解性能；组分间牢固的结合可以防止脱落，减少了催化材料的流失和废弃污泥的产生，避免二次污染；同时，该催化剂可以重复使用，降低了处理成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用具有高催化活性的ZnO-CeO₂/纳米石墨复合阴极来电催化降解抗生素废水的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种降解处理废水中的诺氟沙星的方法，所述方法为：以ZnO-CeO₂/纳米石墨为阴极，商用DSA（钛涂钌）为阳极，采用恒电流电催化法降解废水中的诺氟沙星；

所述恒电流电解法，通常恒电流设置为15~35mA/cm²，诺氟沙星废水的浓度为10~20mg/L，硫酸钠电解液浓度为0.1mol/L，极间距为3~5cm，废水的pH范围为3~6，电解时间为120分钟；以上参数都可以进行优选。

本发明可以取得的有益效果如下：

1、本发明采用的电催化材料ZnO-CeO₂/纳米石墨制备方法简单、成本低廉、不会造成污染，且无毒副作用；