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CN118005129A - 利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法 - Google Patents

利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法 Download PDF

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CN118005129A
CN118005129A CN202410031523.6A CN202410031523A CN118005129A CN 118005129 A CN118005129 A CN 118005129A CN 202410031523 A CN202410031523 A CN 202410031523A CN 118005129 A CN118005129 A CN 118005129A
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CN
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carbon nitride
periodate
water
pollutants
photocatalytically
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CN202410031523.6A
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蒋龙波
王欣宇
刘卫
袁兴中
黄浩明
李文琴
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Hunan University
Original Assignee
Hunan University
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Abstract

本发明公开了一种利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,该方法是利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐对含污染物水体进行降解处理,超薄氮化碳催化剂的制备方法包括将三聚氰胺和氯化铵混合,得到混合物前驱体,将混合物前驱体升温至500℃~700℃进行煅烧,得到超薄氮化碳催化剂。本发明的方法具有工艺简单、操作方便、处理效率高、重复利用性好和对环境友好等优点,具有广阔的应用前景。

Description

利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的 方法
技术领域
本发明属于环境污染物的光催化与高级氧化处理领域,具体涉及一种利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法。
背景技术
抗生素和内分泌干扰物因其高效且价格低廉而被广泛应用,受传统污水处理技术的限制,在地表水、地下水甚至饮用水中都发现了上述污染物的存在。因此,开发有效地去除水体中污染物的技术至关重要。
基于高碘酸盐(PI)的高级氧化技术由于易于储存和运输,安全风险低,且能够在原位形成强氧化物质,在水处理中越来越受到青睐。然而,PI需要以有效的方式激活才能发挥其惊人的氧化能力。迄今为止,已经出现了一系列的活性物质,包括非金属材料、金属材料、金属离子、无机物等。虽然上述策略在PI的活化和污染物的降解方面取得了实质性进展,但与此同时带来的PI的低效率和高投加量、太阳能利用率低、环境的二次污染(如金属浸出)等一系列问题也引起了广泛关注。因此,开发一种环保有效的PI活化方法并将其应用于污染物的去除是未来水处理的新方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种工艺简单、操作方便、处理效率高、重复利用性好且对环境友好的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案。
一种利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,所述方法是利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐对含污染物水体进行降解处理;
所述超薄氮化碳催化剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将三聚氰胺和氯化铵混合,得到混合物前驱体;
(2)将步骤(1)得到的混合物前驱体升温至500℃~700℃进行煅烧,得到超薄氮化碳催化剂,所述超薄氮化碳催化剂的纳米片厚度小于5nm,更优选纳米片厚度小于2nm。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,步骤(1)中,所述三聚氰胺与氯化铵的质量比为1~2∶1~2。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,步骤(2)中,所述升温的速率为2.3℃/min~10℃/min,所述煅烧的时间为2h~6h。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,步骤(1)中,所述三聚氰胺与氯化铵研磨30min~60min进行混合。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,所述利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐对含污染物水体进行降解处理具体包括以下步骤:
将超薄氮化碳催化剂加入含污染物水体中,吸附-解析平衡后,加入高碘酸盐,在可见光下进行光催化降解反应,直至完成水体中污染物的降解。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,所述超薄氮化碳催化剂与所述含污染物水体的比例为0.1g~2g∶1L,所述高碘酸盐与所述含污染物水体的比例为0.2mmol~4mmol∶1L。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,所述含污染物水体中污染物的初始浓度为5mg/L~20mg/L,所述含污染物水体的初始pH值为3~10。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,所述光催化降解反应的时间为10min~20min,所述光催化降解反应的温度为20℃~30℃。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,所述高碘酸盐为偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)和/或原高碘酸钠(化学式:Na5IO6)。
上述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,优选的,所述污染物为抗生素类污染物和/或内分泌干扰素类污染物。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
针对现有金属基催化剂活化高碘酸盐产生的金属浸出等环境问题及非金属基催化剂活化高碘酸盐产生的高氧化剂投加量等缺陷,本发明提出了一种利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其中采用的超薄氮化碳催化剂通过三聚氰胺与氯化铵简单混合后煅烧制得。本发明的超薄氮化碳催化剂具有更大的比表面积和更多的活性位点,缩短了电荷转移路径,有效的解决了聚合氮化碳单体自身存在的比表面积低、可见光吸收能力不足、光生电子-空穴对复合速率快等问题,从而增强了超薄氮化碳催化剂对高碘酸盐的活化效果,最终实现污染物的高效降解。本发明中,UCN/PI/Vis体系在16min内对盐酸四环素的降解率可高达100%,在很宽的pH范围内均在80%以上,是PCN/PI/Vis体系的2.3倍。这种高效的降解效率归因于产生光生电子的UCN、作为电子供体的盐酸四环素和作为电子受体的PI之间的协同效应;超薄结构的量子约束效应改善了带隙,增强了光生载流子的氧化还原能力,大大提高了UCN对PI的光催化活化活性。超薄氮化碳(UCN)与聚合氮化碳(PCN)相比,UCN具有更高的光利用率、更大的比面积和更强的电子空穴分离效率。从PCN到UCN在结构和性能上的改进意味着更紧密的传质和更高的光催化效率,有利于UCN在PI活化中的应用。具体来说,UCN不仅可以直接用于光催化去除污染物,而且其产生的光生电子也可以被PI捕获,并被进一步激活,用于后续的催化氧化过程。本发明的方法采用的超薄氮化碳催化剂可以有效地光催化活化高碘酸盐,从而高效降解污染物,具有制备工艺简单、原料易得、操作方便、可批量生产、绿色环保、耐腐蚀性强、循环稳定性好、降解效率快等优点,对废水处理的实际应用具有现实意义。
附图说明
图1为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)的AFM图,其中,(a)图和(b)图分别为UCN的AFM平面图和立体结构图,并根据立体结构图在平面图上采样,划分为1,2,3总共三个断面,三个断面的剖面图分别为(c)图、(d)图和(e)图。
图2为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和聚合氮化碳催化剂(PCN)的N2吸附-解吸等温线图。
图3为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和聚合氮化碳催化剂(PCN)的UV-Vis DRS图。
图4为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和聚合氮化碳催化剂(PCN)的PL光谱。
图5为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和聚合氮化碳催化剂(PCN)光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。
图6为本发明实施例2中不同催化剂添加量下超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。
图7为本发明实施例3中不同高碘酸盐添加量下超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。
图8为本发明实施例4中在不同pH条件下超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。
图9为本发明实施例5中超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解其他污染物的降解效果图。
图10为本发明实施例6中超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐循环降解盐酸四环素的降解效果图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售,mM是指mmol/L。
实施例1
一种利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,具体为利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐对含盐酸四环素水体进行降解处理,包括以下步骤:
称取50mg超薄氮化碳催化剂加入100mL、10mg/L的盐酸四环素溶液中,该盐酸四环素溶液的初始pH为4.13,利用低温循环水装置保持温度为25℃(直至降解完成),暗处搅拌60min,达到吸附-解析平衡,然后加入偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)(PI),使得体系中PI的浓度为1mM,随即在可见光下进行光催化降解反应16min,完成水体中盐酸四环素的降解。
催化降解反应过程中,在0min(吸附60min)、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min时间节点取1mL反应溶液,用0.22μm滤头过滤,并加入到预先加入0.5mL、浓度为100mM的硫代硫酸钠溶液的液相小瓶中,用液相色谱检测溶液中盐酸四环素的浓度。
对照实验:
UCN/Vis组:仅添加UCN,不添加PI,使用可见光,其他条件相同。
UCN/PI组:添加UCN和PI,不使用可见光,其他条件相同。
Vis/PI组:仅添加PI,不添加任何催化剂,使用可见光,其他条件相同。
PI组:仅添加PI,不添加任何催化剂,不使用可见光,其他条件相同。
UCN组:仅添加UCN,不添加PI,不使用可见光,其他条件相同。
Vis组:不添加任何催化剂,不添加PI,使用可见光,其他条件相同。
本实施例中,采用的超薄氮化碳催化剂是将三聚氰胺与氯化铵混合煅烧后制得,包括以下步骤:
(1)分别称取8g三聚氰胺和8g NH4Cl到玛瑙研钵中研磨30分钟,直到配料均匀混合,得到混合物前驱体。
(2)将步骤(1)得到的混合物前驱体置于坩埚中,盖好坩埚盖后放入马弗炉中煅烧,控制马弗炉的升温速率为2.3℃/min,在550℃下保持4h,煅烧产物经冷却研磨后,得到超薄氮化碳,命名为UCN。
对比例1
与实施例1基本相同,区别仅在于:采用聚合氮化碳催化剂(PCN)替代超薄氮化碳催化剂。
本对比例中,采用的聚合氮化碳催化剂(PCN)的制备方法包括以下步骤:
称取8g三聚氰胺到玛瑙研钵中,研磨30分钟后置于坩埚中,盖好坩埚盖后放入马弗炉中煅烧,控制马弗炉的升温速率为2.3℃/min,在550℃下保持4 h,煅烧产物经冷却研磨后,得到聚合氮化碳,命名为PCN。
图1为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)的AFM图。其中(a)图和(b)图分别为UCN的AFM平面图和立体结构图,并根据立体结构图在平面图上采样,划分为1,2,3总共三个断面,三个断面的剖面图分别为(c)图,(d)图,和(e)图。从图1可知,制备的样品的最大厚度为0.86nm,这符合超薄氮化碳(纳米片厚度小于5nm)的特性。
图2为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和对比例1制得的聚合氮化碳催化剂(PCN)的N2吸附-解吸等温线图。从图2中可知,两种催化剂均表现出典型的IV型等温线,但UCN(23.32m2/g)的BET表面积大于PCN (13.24m2/g),说明比表面积较大的UCN具有更多的活性位点。
图3为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和对比例1制得的聚合氮化碳催化剂(PCN)的UV-Vis DRS图。从图3中可知,UCN的可见光区域光吸收峰强高于PCN,这表明UCN结构的改变增强了光吸收能力。
图4为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和对比例1制得的聚合氮化碳催化剂(PCN)的PL光谱。从图4可知,与PCN相比,UCN的荧光强度明显降低,这表明光生电子-空穴重组率明显降低。因此,经过NH4Cl辅助热解得到的超薄氮化碳能够显著降低光生载流子的复合。
图5为本发明实施例1中制得的超薄氮化碳催化剂(UCN)和对比例1制得的聚合氮化碳催化剂(PCN)光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。从图5可知,单独使用UCN(UCN组),单独使用可见光(Vis组),两组盐酸四环素的降解率在16min内几乎为零。UCN/PI组,单独使用PI(PI组),可以降解~10%的盐酸四环素。与此同时,PI/Vis组,UCN/Vis组,PCN/Vis/PI组,三组在16min内的盐酸四环素降解率分别为~20%,~50%,和~70%。而UCN/PI/Vis体系在16min内实现了95%的盐酸四环素降解率,远高于上述体系。这些结果都证明了UCN、PI和Vis对盐酸四环素的去除有很强的协同作用,这种协同作用也促进了系统活性的极大增强。值得注意的是,与PCN相比,拥有超薄多孔结构的UCN由于具有更大的比表面积和更多的活性位点,缩短了电荷转移路径,对PI具有更强、更有效的协同活化作用。
综上,在初始pH为4.13、PI浓度为1mmol/L、催化剂用量为0.5g/L的条件下,UCN表现出优异的催化性能,在16min内能够降解95%的盐酸四环素。可见,本发明的超薄氮化碳催化剂可以实现盐酸四环素的高效去除。
实施例2
考察不同催化剂添加量对盐酸四环素降解效果的影响,具体为利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解水体中盐酸四环素,包括以下步骤:
分别称取12.5mg、25mg、50mg、100mg和200mg实施例1中超薄氮化碳催化剂(UCN),加入100mL、10mg/L的盐酸四环素溶液中,该溶液的初始pH为4.13,利用低温循环水装置保持温度为25℃,暗处搅拌60min,达到吸附-解析平衡,然后加入偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)(PI),使得体系中PI的浓度为1mM,随即在可见光下进行光催化降解反应16min,完成水体中盐酸四环素的降解。
图6为本发明实施例2中不同催化剂添加量下超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。从图6中可知,UCN催化剂的剂量对盐酸四环素的降解有显著的正效应。
实施例3
考察不同高碘酸盐添加量对盐酸四环素降解效果的影响,具体为利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解水体中盐酸四环素,包括以下步骤:
称取5份50mg实施例1中超薄氮化碳催化剂(UCN),加入100mL、10mg/L的盐酸四环素溶液中,该溶液的初始pH为4.13,利用低温循环水装置保持温度为25℃,暗处搅拌60min,达到吸附-解析平衡,然后加入偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)(PI),使得体系中PI的浓度分别为0.25mM、0.5mM、1mM、2mM和4mM,随即在可见光下进行光催化降解反应16min,完成水体中盐酸四环素的降解。
图7为本发明实施例3中不同高碘酸盐添加量下超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。从图7可知,当高碘酸盐用量从0.25mM增加到4mM,盐酸四环素的降解效率从持续增加到基本不变最后到减少,这可能是由于UCN表面上的活性位点达到饱和且过量的PI会淬灭自由基。
实施例4
考察不同pH值对盐酸四环素降解效果的影响,具体为利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解水体中盐酸四环素,包括以下步骤:
取4份盐酸四环素溶液,该溶液的浓度为10mg/L、体积为100mL,使用0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液将4份盐酸四环素溶液的pH分别调至3.01、5.04、7.02、9.01,分别加入50mg实施例1中超薄氮化碳催化剂(UCN),利用低温循环水装置保持温度为25℃,暗处搅拌60min,达到吸附-解析平衡,然后加入偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)(PI),使得体系中PI的浓度为1mM,随即在可见光下进行光催化降解反应16min,完成水体中盐酸四环素的降解。
催化降解反应过程中,在0min(吸附60min)、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min时间节点取1mL反应溶液,用0.22μm滤头过滤,并加入到预先加入0.5mL、浓度为100mM的硫代硫酸钠溶液的液相小瓶中,用液相色谱检测溶液中盐酸四环素的浓度。
图8为本发明实施例4中在不同pH条件下超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素的降解效果图。从图8可知,本发明的UCN在pH值为3.01、5.04、7.02、9.01的条件下,盐酸四环素的去除率依次为~80%、~87%、~97%和100%。UCN在pH值为9.01时,盐酸四环素的降解效果最好,这可能是因为PI在碱性溶液中原位产生了额外的1O2。除此之外,TC在碱性条件下容易成为活性电子供体,通过电子转移途径被直接氧化降解。另外,盐酸四环素的降解效率在本研究范围内均在80%以上,可见本发明中由超薄氮化碳催化剂和可见光构建的光催化活化PI降解污染物体系中的pH适用范围较宽。
实施例5
考察不同污染物的降解效果,具体为利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解水体中氧氟沙星(Ofloxacin),磺胺嘧啶(Sulfadiazine),环丙沙星(Ciprofloxacin),双酚A(Bisphenol A),包括以下步骤:
称取4份50mg实施例1中超薄氮化碳催化剂(UCN),分别加入氧氟沙星溶液、磺胺嘧啶溶液、环丙沙星溶液、双酚A溶液(以上溶液的浓度为10mg/L、体积为100mL),利用低温循环水装置保持温度为25℃,暗处搅拌60min,达到吸附-解析平衡,然后加入偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)(PI),使得体系中PI的浓度为1mM,随即在可见光下进行光催化降解反应16min,完成水体中污染物的降解。
催化降解反应过程中,在0min(吸附60min)、16min时间节点取1mL反应溶液,用0.22μm滤头过滤,并加入到预先加入0.5mL、浓度为100mM的硫代硫酸钠溶液的液相小瓶中,用液相色谱检测溶液中污染物的浓度。
图9为本发明实施例5中超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解其他污染物的降解效果图。从图9可知,超薄氮化碳催化剂对氧氟沙星、磺胺嘧啶、环丙沙星、双酚A的降解率分别为95%、87%、96%、90%,这表明本发明的超薄氮化碳催化剂对水中多种污染物均有优异的去除效果。
实施例6
考察超薄氮化碳的稳定性,具体为多次循环利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解水体中盐酸四环素,包括以下步骤:
步骤一:称取50mg实施例1中超薄氮化碳催化剂(UCN),加入100mL、10mg/L的盐酸四环素溶液中,该溶液的初始pH为4.13,利用低温循环水装置保持温度为25℃,暗处搅拌60min,达到吸附-解析平衡,然后加入偏高碘酸钠(化学式:NaIO4)(PI),使得体系中PI的浓度为1mM,随即在可见光下进行光催化降解反应16min,完成水体中盐酸四环素的降解,完成一次循环。
步骤二:完成一次循环后,将步骤一中的反应体系过滤,得到超薄氮化碳催化剂,用超纯水和无水乙醇过滤洗涤各3次,在60℃真空干燥,得到循环再用的超薄氮化碳催化剂。
步骤三:重复步骤一和步骤二,共5次,利用超薄氮化碳催化剂循环处理盐酸四环素溶液,完成降解循环实验。
催化降解反应过程中,在0min(吸附60min)、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min时间节点取1mL反应溶液,用0.22μm滤头过滤,并加入到预先加入0.5mL、浓度为100mM的硫代硫酸钠溶液的液相小瓶中,用液相色谱检测溶液中盐酸四环素的浓度。
图10为本发明实施例6中超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐循环降解盐酸四环素的降解效果图。从图10可知,经过5次循环后,超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐降解盐酸四环素效率从95%下降到~90%,结果表明超薄氮化碳催化剂具有出色的稳定性,是一种有着广阔发展前景的用于光催化活化高碘酸盐降解抗生素的催化剂。
综上可知,本发明的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中盐酸四环素的方法,具有工艺简单、原料易得、操作方便、可批量生产、耐腐蚀性强、循环稳定性好、环境友好等优点,可实现对水体中盐酸四环素的高效去除,使用价值高,实际应用前景好。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述方法是利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐对含污染物水体进行降解处理;
所述超薄氮化碳催化剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将三聚氰胺和氯化铵混合,得到混合物前驱体;
(2)将步骤(1)得到的混合物前驱体升温至500℃~700℃进行煅烧,得到超薄氮化碳催化剂,所述超薄氮化碳催化剂的纳米片厚度小于5nm。
2.根据权利要求1所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述三聚氰胺与氯化铵的质量比为1~2∶1~2。
3.根据权利要求1所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述升温的速率为2.3℃/min~10℃/min,所述煅烧的时间为2h~6h。
4.根据权利要求1所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述三聚氰胺与氯化铵研磨30min~60min进行混合。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述利用超薄氮化碳催化剂光催化活化高碘酸盐对含污染物水体进行降解处理具体包括以下步骤:
将超薄氮化碳催化剂加入含污染物水体中,吸附-解析平衡后,加入高碘酸盐,在可见光下进行光催化降解反应,直至完成水体中污染物的降解。
6.根据权利要求5所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述超薄氮化碳催化剂与所述含污染物水体的比例为0.1g~2g∶1L,所述高碘酸盐与所述含污染物水体的比例为0.2mmol~4mmol∶1L。
7.根据权利要求6所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述含污染物水体中污染物的初始浓度为5mg/L~20mg/L,所述含污染物水体的初始pH值为3~10。
8.根据权利要求6或7所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述光催化降解反应的时间为10min~20min,所述光催化降解反应的温度为20℃~30℃。
9.根据权利要求6或7所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述高碘酸盐为偏高碘酸钠和/或原高碘酸钠。
10.根据权利要求6或7所述的利用超薄氮化碳光催化活化高碘酸盐降解水体中污染物的方法,其特征在于,所述污染物为抗生素类污染物和/或内分泌干扰素类污染物。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108654665A (zh) * 2018-03-30 2018-10-16 广东工业大学 一种超薄氮化碳光催化剂及其制备方法和应用
CN109603880A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 湖南大学 中空管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用
CN109603878A (zh) * 2018-12-21 2019-04-12 中核(陕西)环境科技有限公司 一种利用g-C3N4非均相活化高碘酸盐处理有机废水的方法
WO2021227213A1 (zh) * 2020-05-11 2021-11-18 湖南大学 用于活化过单硫酸盐去除水体中抗生素的催化剂及其制备方法与应用
CN116216665A (zh) * 2023-02-01 2023-06-06 四川农业大学 一种利用高级氧化技术降解甲氧苄啶的方法
CN116273129A (zh) * 2023-03-31 2023-06-23 重庆大学 一种含氮空位氮化碳材料及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108654665A (zh) * 2018-03-30 2018-10-16 广东工业大学 一种超薄氮化碳光催化剂及其制备方法和应用
CN109603878A (zh) * 2018-12-21 2019-04-12 中核(陕西)环境科技有限公司 一种利用g-C3N4非均相活化高碘酸盐处理有机废水的方法
CN109603880A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 湖南大学 中空管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用
WO2021227213A1 (zh) * 2020-05-11 2021-11-18 湖南大学 用于活化过单硫酸盐去除水体中抗生素的催化剂及其制备方法与应用
CN116216665A (zh) * 2023-02-01 2023-06-06 四川农业大学 一种利用高级氧化技术降解甲氧苄啶的方法
CN116273129A (zh) * 2023-03-31 2023-06-23 重庆大学 一种含氮空位氮化碳材料及其制备方法和应用

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