一种高效处理四环素类抗生素有机废水的方法与流程

技术特征：
1.一种高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，包括：步骤1：制备fe3o4@mstsc催化剂并选用不同摩尔比的tio2和fe3o4制备tio2/fe3o4@mstsc催化剂；步骤2：分别对fe3o4@mstsc和tio2/fe3o4@mstsc的各项属性进行表征，并以表征为基础对fe3o4@mstsc建立光助类fenton催化氧化体系、对tio2/fe3o4@mstsc建立光催化与类fenton协同催化氧化体系；步骤3：分别根据四环素浓度、ph值、h2o2投加量以及催化剂投加量以针对fe3o4@mstsc进行光助类fenton催化氧化单因素测试及动力学分析并根据四环素的降解效果确定tio2/fe3o4@mstsc最佳tio2/fe3o4摩尔配比；步骤4：通过磁性回收、重复性实验和铁溶解析出量检测所述光助类fenton催化氧化体系的稳定性；步骤5：使用电子顺磁共振波谱技术分别对光助类fenton催化氧化体系和对光催化与类fenton协同催化氧化体系进行自由基定性检测，结合强氧化性自由基的淬灭实验分别各体系分析降解四环素的反应机制并分别建立机理模型。2.根据权利要求1所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在所述步骤2中，分别对fe3o4@mstsc和tio2/fe3o4@mstsc进行多项测试并根据测试结果以分别对fe3o4@mstsc和tio2/fe3o4@mstsc的各项属性进行表征；其中，针对fe3o4@mstsc的测试项目包括粉末x射线衍射测试、x射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、x射线能量色散光谱、透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、选择区域电子衍射、固体紫外
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可见漫反射光谱、brunauer
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emmett
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teller比表面积测试、barrett
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joyner
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halendal总孔体积及孔径分布测试和振动样品磁强计；针对tio2/fe3o4@mstsc的测试项目包括粉末x射线衍射测试、x射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、x射线能量色散光谱、透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、选择区域电子衍射、brunauer
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emmett
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teller比表面积测试、barrett
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joyner
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halendal总孔体积及孔径分布测试和振动样品磁强计。3.根据权利要求2所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在对fe3o4@mstsc进行x射线衍射测试时，使用x射线衍射仪对fe3o4@mstsc的物相、晶体结构等分析，将fe3o4@mstsc样品研磨成细粉并置于无背景透明玻璃载玻片中以进行x射线衍射实验，将fe3o4@mstsc样品的特征衍射峰与x射线衍射标准卡片对比以确定样品的物相，使用scherrer公式计算样品的晶粒大小：d＝kλ/(βcosθ)，其中，d为晶粒尺寸k为scherrer常数，k＝0.89，λ为所用x射线源的入射波长，β为被测样品的衍射峰半峰宽度，θ为衍射角。4.根据权利要求2所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在对fe3o4@mstsc进行x射线光电子能谱时，通过使用x射线光电子能谱仪以表征fe3o4@mstsc表面的元素表征、化学价态和化学环境，x射线光电子能谱仪使用alkα辐射源并配备双x射线源，以c1s(284.60ev)为基准校正数据。5.根据权利要求2所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在对fe3o4@mstsc进行场发射扫描电子显微镜和x射线能量色散光谱时，通过配备有能量色散谱仪的场发射扫描电子显微镜以分析fe3o4@mstsc材料的表面和形貌特征，在观察前不对样品
fe3o4@mstsc使用喷金处理；磁性样品需要使用双联铜网固定，以防样品损坏设备。6.根据权利要求2所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在对fe3o4@mstsc进行透射电子显微镜和选择区域电子衍射时，使用透射电子显微镜观察fe3o4@mstsc的微观结构并对样品进行高分辨透射电子显微镜观察和选择区域电子衍射，观察fe3o4、tio2的尺寸、晶格与衍射分析；磁性样品需要使用双联铜网固定，以防样品损坏设备。7.根据权利要求2所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，通过使用比表面积和孔隙率测定系统对fe3o4@mstsc样品的比表面积、n2吸附和解吸曲线、孔容和孔径分布进行测试；将fe3o4@mstsc样品放入氮气气氛系统，材料的表面在液氮温度条件下发生物理吸附，当物理吸附平衡时，通过测量平衡时的吸附压力和吸附气体的体积确定fe3o4@mstsc材料的单分子层吸附量，根据brunauer
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emmett
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teller理论计算出样品的比表面积，并通过使用barrett
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halenda方法计算样品中的平均孔径和孔径分布并推算平均孔容体积。8.根据权利要求1所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在使用电子顺磁共振波谱技术对光助类fenton催化氧化体系进行自由基定性检测时，使用电子自旋顺磁共振波谱仪以定性检测光
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类fenton催化过程中羟基自由基ho
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和超氧自由基o2·
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的产生；使用dmpo作为强氧化性自由基的捕获剂以得到了被自旋捕获的顺磁性物质epr结果；在超纯水环境中检验ho
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并在色谱纯的甲醇相环境中检验o2
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。9.根据权利要求1所述的高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，其特征在于，在进行强氧化性自由基的淬灭实验时，在光
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类fenton体系中使用过量叔丁醇、对苯醌、叠氮化钠和草酸铵分别作为羟基自由基ho
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、超氧自由基o2·
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、单线态氧o
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和空穴h

的淬灭抑制剂，默认清除剂可以有效清除对应自由基，且对其他自由基破坏较小；根据四环素的降解率和降解速度评估上述4种自由基的存在，并检验主导反应的自由基自由及种类；使用高效液相色谱仪对四环素浓度进行检测以去除对苯醌和叠氮化钠对四环素的分光光度法检测造成的影响。

技术总结
本发明涉及一种高效处理四环素类抗生素有机废水的方法，包括：制备Fe3O4@MSTSC和TiO2/Fe3O4@MSTSC；分别对材料的各项属性进行表征，并建立光助类Fenton催化氧化体系和光催化与类Fenton协同催化氧化体系；进行光助类Fenton催化氧化单因素测试及动力学分析；检测光助类Fenton催化氧化体系的稳定性；进行自由基定性检测，结合强氧化性自由基的淬灭实验分别各体系分析降解四环素的反应机制并分别建立机理模型。本发明在传统高级氧化技术的Fenton技术基础上，使用以Fe3O4为催化剂的非均相类Fenton法解决传统工艺产生含铁污泥、pH值适用范围窄(pH≈3)和催化剂不可回收利用等问题。范围窄(pH≈3)和催化剂不可回收利用等问题。


技术研发人员：林鑫辰
受保护的技术使用者：林鑫辰
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2021/12/13