[发明专利]共存体系中低浓度17β-雌二醇的选择性光电催化去除方法

说明书

本发明涉及一种共存体系中低浓度17β‑雌二醇的选择性光电催化去除方法，首先制备出具有择形催化选择性氧化废水中内分泌干扰物17β‑雌二醇的光电阳极，然后在光照射并施加一定电位的偏压条件下，对于化学需氧量COD为10～100mg/L的污水中含有低浓度17β‑雌二醇进行处理，该方法能实现选择性光电化学氧化功能，优先去除17β‑雌二醇污染物，处理后水中17β‑雌二醇浓度可低于15μg/L以下。与现有技术相比，本发明能有效去除实际复杂水体系中的低浓度17β‑雌二醇，无需进行预处理和分离，直接通过光电氧化技术达到优先氧化目标污染物、深度净化的目的，方法简单，选择性和催化效率高，抗干扰能力强等。

技术领域

本发明涉及环境雌激素降解技术领域，尤其是涉及一种共存体系中低浓度17β-雌二醇的选择性光电催化去除方法。

背景技术

环境雌激素种类繁多，广泛存在于自然界中。其性质稳定不易被降解破坏，半衰期长，在生态环境中通过食物链被富集。影响生物体的主要方式是通过污染的食品、空气和水体，在ng/L-μg/L的痕量范围内依然可以干扰人类和动植物的正常的调控网络。内源性雌激素又称天然激素一般指雌二醇、雌酮和雌三醇，后两者是前者的代谢产物，它们的活性比例是100：3：1。因此，17β-雌二醇(简称为E2)是作用最强，最具生物效应的一种内分泌干扰物。

实际水体中污染物复杂多样，其中容易被降解的污染物占99％，难降解污染物占1％。然而，正是由于这1％的难降解的污染物存在，传统处理方法首先降解大量易降解的污染物，而那些难降解的污染物依然存在，降解后出水往往不尽如人意。传统水处理方法因为缺乏特异性而大大降低了在微量浓度的处理效率，因为大多数的吸附和氧化能力都浪费在去除其他通常无害的污染物上。而若雌激素在水体中与已有的化学品混合，并在人体内交互作用，产生化学反应，最后可能会合成出未知的副产物，使得毒性增加。因此，在共存体系中优先去除E2是非常重要的。

光电化学方法由于具有简单，快速，高效，易于实时在线检测等特点，在分析检测和降解中一直备受关注。而且采用TiO₂等氧化物半导体作为催化剂的光催化和光电催化氧化方法，近年来在能量转化、环境污染物的降解处理中得到广泛的研究。光、电催化氧化方法主要是通过在催化剂表面产生具有强氧化能力的羟基自由基将底物进行氧化降解，尽管该方法具有快速高效、氧化降解彻底等优点，但是光、电本身并没有选择性，很难实现混合体系中不同底物的选择性光电催化氧化。因此，如何实现污染物的选择性催化氧化是目前光电催化研究领域中的研究热点同时也是难点。近年来众多科学家们尝试通过对催化剂表面进行修饰或改性以攻克光电催化氧化技术缺乏选择性这一难题，但是这些方法存在不够稳定，催化剂制备复杂，选择性单一等问题，很难对复杂体系中的一个低浓度物质进行识别，更无法实现选择性催化降解。

在共存体系中对选择性识别以及污染物氧化降解的还较少。Hg⁺、Ag⁺、Cu²⁺等金属离子会抑制E2的生物降解。在天然有机物共存的情况下，生物活性炭和粒状活性炭去除E2的效果，多组分共存情况下会产生竞争吸附和小孔堵塞，影响活性炭对E2的吸附，对生物活性炭而言，天然有机物的存在还会影响微生物对E2的降解。UV/H2O2体系中阴离子的存在对E2降解的影响，CO₃^2-和HCO₃^-会消除·OH，而NO₃^-会阻碍紫外光同H₂O₂的反应，从而影响对E2的降解去除。随着腐殖酸的浓度升高，E2的光降解也会被愈加抑制。因此，如何有效的去除E2一直是水体污染体系中的重点和难点。中国专利201611147788.4公开了一种表面有机化蒙脱石/纳米二氧化锰复合材料，该吸附剂材料是将生物质和蒙脱石组装在一起水热碳化，再将纳米二氧化锰负载到其表面。该专利的吸附剂材料制备过程比较简单，对水体中的有机物17β-雌二醇也有一定的去除能力，但是，在选择性去除能力方面还有较大的提升空间。

发明内容