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新催化剂高效降解抗生素废水

文章来源：未知更新时间：2019-05-21 16:38:48

以废旧轮胎热解得到的炭材料为载体

　据报道，近日，南京工业大学张永军课题组采用废旧轮胎为原料得到轮胎炭材料，并以铜、铈两种金属作为活性组分进行负载，经高温过程制备出新型高效铜铈轮胎炭催化剂。该催化剂能高效催化过硫酸盐体系，快速降解氧氟沙星，实现抗生素废水的资源化利用和以废治废。

　　该成果既为废旧轮胎处理处置提供了一种新方式，同时也为难降解有机污染物的控制提供了新的解决方案。

　　“目前，热解法被认为是国内废轮胎资源化处理的最佳途径之一，它可以实现废轮胎无害化和资源化处理，其中轮胎热解炭被认为是最重要的产品之一，因为它占橡胶轮胎重量的30%~40%。因此，高效回收利用轮胎热解炭对于解决废旧轮胎带来的环境和经济问题起着至关重要的作用。” 张永军说。

　　常用的催化剂载体有活性炭、煤炭、TiO2和硅藻土，轮胎炭材料作为催化剂载体的优势是成本低，使用轮胎炭还可以减轻污染，实现以废治废。瞄准了轮胎炭之后，课题组开始寻找高效金属元素及制备方法。

　　用铜和铈两种金属作为活性进行负载，负载在轮胎炭上制备成催化剂，是这项研究最大的创新点之一。在这之前，课题组成员曾经用各种过渡元素进行了大量实验。据论文第一作者刘西扬介绍，贵金属成本较高，不符合他们“以废治废”的初衷。课题组发现，单金属元素的效果普遍较差，便开始尝试多金属掺杂的思路，最终发现铜与铈双金属协同可大幅提高催化活性和稳定性。

　　氧氟沙星是一种市面上常见的抗生素，使用量巨大，在城市污水处理厂、医院污水、地表水中检出率非常高，但采用传统的废水处理技术无法完全消除。此前，氧氟沙星降解多采用高级氧化的方法，但该方法降解效率较低，需要添加催化剂。课题组制备的铜铈轮胎炭催化剂采用了高级氧化处理技术中的过硫酸盐氧化体系，方便稳定，可将大部分有机物质降解为二氧化碳和水。

　　在降解氧氟沙星的过程中，课题组进行了多组实验，实验结果显示，该催化剂结合微波，具有催化过硫酸盐的最佳活性。“在微波的辅助下，铜铈轮胎炭催化剂可高效降解氧氟沙星，TOC去除率可达95%以上。”刘西扬解释道。

　　“该成果对开发制备价格低廉且高效的非均相催化剂具有重要的参考价值，阐明了双金属激发过硫酸盐的机制，对过硫酸盐氧化体系的进一步开发具有指导性意义。”张永军对这项成果的价值充满信心。

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