[发明专利]一种生物炭基负载型多酸催化剂及应用

说明书

本发明涉及多酸催化剂技术领域，具体为一种生物炭基负载型多酸催化剂及应用。按质量比分别称取生物炭和多酸化合物Cosubgt;2/subgt;PMosubgt;11/subgt;VOsubgt;40/subgt;；把多酸化合物Cosubgt;2/subgt;PMosubgt;11/subgt;VOsubgt;40/subgt;倒入烧杯中，加入水，搅拌溶解，然后将多酸化合物溶液逐滴滴加到生物炭粉末中，边滴加边搅拌，在50℃的水浴中搅拌6h，烘箱烘干，即得到一种多酸负载型催化剂。本发明得到的生物炭基负载型多酸催化剂是一种无毒、无污染的绿色环保型催化剂，可以快速且高效的降解水中的抗生素，作为非均相反应催化剂，易于从反应体系分离，可重复使用降低催化剂使用成本。

技术领域

本发明涉及多酸催化剂技术领域，具体为一种生物炭基负载型多酸催化剂，同时本发明还涉及这种催化剂在降解水中抗生素方面的应用。

背景技术

抗生素是由各种微生物产生或人工合成的一种能够杀灭或抑制其他微生物的物质，如诺氟沙星，甲硝唑等。抗生素被广泛用于预防和治疗人类的传染病，以及人为活动等，在畜牧养殖和水产养殖中起到促进生长的作用。然而目前抗生素的过度使用造成的水体污染已成为全球化问题，世界不同地域的地表水、地下水、生活污水和饮用水中，均检测出抗生素的存在。而水生环境中这种污染主要来自抗生素制造商、大型动物养殖业和医疗废水。抗生素进入水体后，成为水生环境中的持久性污染物，最长的半衰期可达1800天。

面对严重的抗生素污染，大部分污水处理厂使用的“混凝沉淀—过滤—消毒”的传统水处理工艺对抗生素的降解效果并不理想。且常规消毒工艺在处理抗生素过程中会产生消毒副产物，这些残留在饮用水中的痕量抗生素及消毒副产物会对人体健康产生不利影响。

目前高级氧化工艺是降解抗生素的主要方法，近年来常用的方法有臭氧化，Fenton氧化，电化学氧化和活化过硫酸盐氧化等，其中臭氧化方法需将臭氧由气相传递到液相，传质效率低，其设备和维护费用较高、能源消耗大；Fenton氧化法局限于酸性条件，当溶液的pH较高时，直接影响Fe²⁺/Fe³⁺配合物的形态，溶液易生成大量的铁泥沉淀，增加后续处理难度；电化学氧化存在电极材料的限制、电流效率低、建设成本和运营成本高等问题；而活化过硫酸盐氧化法可以通过过硫酸盐的-O-O-键断裂，产生具有更强氧化性的硫酸根自由基(SO^4-·),从而实现对污染物的降解，但降解的时间较长，降解速率慢。因此开发快速、高效降解抗生素的方法是该领域的研究热点。

近年来，利用过渡金属和生物炭活化过硫酸盐降解水中抗生素的方法比较普遍，但存在降解时间较长，降解速率慢并且降解不彻底的问题。生物炭基负载型多酸催化剂在保留过渡金属与生物炭降解抗生素优点的基础上，利用多酸较强的氧化性，使得反应体系产生更多自由基，大大缩短了降解时间，提高了降解效率，在一定时间内达到完全降解。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种生物炭基负载型多酸催化剂和用途。

为实现这一目的，通过以下技术方案予以实施。

一种生物炭基负载型多酸催化剂，其特征在于，所述生物炭基负载型多酸催化剂是具有氧化性的多酸化合物；所述的具有氧化性的多酸化合物的通式为：

xCo₂PMo₁₁VO₄₀/C，x＝0.1-0.4，x为Co₂PMo₁₁VO₄₀与生物炭的质量比。

所述的催化剂由以下方法制备得到：

(1)将玉米秸秆与水的混合物置于聚四氟乙烯高压反应釜中水热反应得到水碳。