[发明专利]光电协同强化铁基催化剂活化过硫酸盐降解抗生素的方法

说明书

本发明公布了一种光电协同强化铁基催化剂活化过硫酸盐降解抗生素的方法，所述方法为采用铁基氧化物活化过硫酸盐产生活性氧，利用活性氧降解抗生素的方法，所述方法中包括在反应过程中采用可见光源照射以及在反应液中外加电场。本发明在可见光和电场协同强化下，进一步提升铁基氧化剂对过硫酸盐的催化活化性能，增强其对有机物抗生素的降解效率，在高浓度无机阴离子以及宽泛的pH内对有机物抗生素废水具有优良的去除效率，在抗生素废水处理领域具有广泛的应用前景，对于推进铁基催化剂用于抗生素废水处理具有重要的意义。

技术领域

本发明属于抗生素降解处理技术领域，具体涉及一种光电协同强化铁基催化剂活化过硫酸盐降解抗生素的方法。

背景技术

由于抗生素可以干扰病原微生物的代谢过程，从而起到抑菌或杀菌作用而被广泛应用于医学、农牧业等领域。大多数抗生素由于具有生物难降解、易累积、高毒性、环境持久性和长距离迁移性而备受关注。因具有毒性、生物难降解和易生物累积等特点，对公众健康造成了严重威胁，但采用传统的吸附、沉淀和生物降解等方法均难以达到日趋严格的抗生素排放要求。因此，急需探索具有良好处理效果的技术。

近些年来，以硫酸根自由基(Sulfate radical，SO₄^·-)为基础的高级氧化工艺(SR-AOPs)是一种高效去除水中难降解有机物的技术，已越来越受到研究者们的关注。过硫酸盐本身具有一定的氧化能力，过硫酸盐单独作用时活性不高，必须在一定条件下通过物理和化学的方式活化过硫酸盐，才能达到去除污染物的目的，因此过硫酸盐的活化方式对于其实际应用非常关键。目前，过硫酸盐的活化可以通过不同的方法实现，包括热活化、碱活化、紫外活化、过渡金属活化和超声活化以及其他新型活化技术等。其中过硫酸盐可以通过Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Ag⁺等金属离子的单电子转移被激活，形成SO₄^·-，但是均相过渡金属离子一方面回收利用困难，另一方面水体中残留的金属离子造成的污染也不可忽视。因此近年来，以过渡金属氧化物为过硫酸盐活化异相催化剂，在SR-AOPs研究领域备受关注。其中铁基催化剂由于其相对无毒、环境友好、价廉等优点，而成为SR-AOPs中最有前途的异相催化剂之一。然而，大量研究表明，纯铁基催化剂对过硫酸盐的活化性能较低，所以仍需探索新技术手段提升铁基催化剂催化活化过硫酸盐(PMS)的性能。

电化学(EC)因低成本，良好的环境兼容性而成为一种新兴的废水处理技术，但是单独的电化学过程效率较低，一般只能通过提高电流密度或延长反应时间来提高降解效果，但却大幅度增加了其使用成本。因此，急需探索一种能够提高降解抗生素废水性能的良好处理技术。

中国发明专利CN112973739A公开了一种用于抗生素废水催化氧化处理的复合催化剂，本发明将助催化剂MoS₂引入到Fe³⁺催化剂中，用于抗生素废水的催化氧化处理时，可通过在反应过程中产生表面络合态三价铁和加速铁在不同价态间的循环来扩展Fe³⁺的高pH值适用性，促进强氧化性物种自由基的产生，从而提高抗生素污染物在中性条件下的去除效果和减少铁泥的产生。对比文件虽然也用到Fe³⁺催化剂，但其并没有采用可见光和电场协同作用。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本申请提供一种光电协同强化铁基催化剂活化过硫酸盐降解抗生素的方法，在可见光和电场协同强化下，进一步提升铁基氧化剂对过硫酸盐的催化活化性能，增强其对有机物抗生素的降解效率，在高浓度无机阴离子以及宽泛的pH内对有机物抗生素废水具有优良的去除效率，在抗生素废水处理领域具有广泛的应用前景，对于推进铁基催化剂用于抗生素废水处理具有重要的意义。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：