CN108585111B - 半导体材料钨酸锌催化超声降解美洛昔康的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半导体材料钨酸锌(ZnWO4)催化超声降解美洛昔康的方法，包括将半导体纳米材料ZnWO4与美洛昔康混合放入容器中，在超声装置中进行超声降解；样品离心取上层澄清溶液，做紫外‑可见(UV‑vis)吸收光谱测定。本发明通过超声降解美洛昔康来判断ZnWO4声催化活性，用紫外光谱测定美洛昔康吸光度的变化从而判断ZnWO4的声催化活性。ZnWO4安全无毒、物化性质稳定、高效可回收、无二次污染。通过验证表明ZnWO4在催化超声降解制药废水方面有着可观的前景。

Description

半导体材料钨酸锌催化超声降解美洛昔康的方法
技术领域
本发明涉及超声降解制药废水技术领域，特别涉及一种半导体材料ZnWO4催化超声降解美洛昔康的方法。
背景技术
药物原料成分复杂、生产过程多样、产品种类繁多，并且废水污染物含量高、可生化降解性差、水质水量变化大，这些难降解污染物排入水体后，长时间残留在水体中，且大多具有较强的毒性和“三致”作用，并通过食物链积累、富集，最终进入人体产生毒性，是世界公认的较难处理的废水之一。
ZnWO4是一种单斜晶体，通常物理化学性质稳定，具有抗辐射、抗强光的能力，因其具有特殊的结构和性质，通常被认为是处理水体污染问题的一种有效材料，近年来得到广泛的研究。近年来，高级氧化法以其独特的优点越来越引起重视，超声照射是一种先进的高级氧化过程，是处理废水的一种新兴技术。超声波降解主要包括自由基氧化、高温热解和超临界水氧化三种途径，其“空化效应”使分子价键断裂并形成羟自由基，从而降解有机物；空化气泡崩裂时产生的高温高压可使声催化剂发挥催化作用。超声波能量集中、传播距离远，因其自身的独特性质，可以辅助纳米催化剂对有机物进行降解，有着良好的研究前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体材料ZnWO4催化超声降解美洛昔康的方法，该方法以ZnWO4作为半导体声催化剂，在超声装置中对美洛昔康进行催化超声降解，通过改变ZnWO4的pH值、加入量，美洛昔康的初始浓度，超声的时间、功率等进行考察，进而对该技术的可行性进行探究，通过研究表明，该技术可以应用于处理制药废水领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
半导体材料ZnWO4催化超声降解美洛昔康的方法，包括将半导体纳米材料ZnWO4与美洛昔康混合放入容器中，在超声装置中进行超声降解；样品离心取上层澄清溶液，做UV-vis光谱测定。
所述的方法，所述ZnWO4的pH值为5-9。
所述的方法，所述ZnWO4的加入量为0.50-1.50g·L-1。
所述的方法，所述美洛昔康初始浓度为6-18mg·L-1。
所述的方法，所述超声时间为0-150min。
所述的方法，所述超声功率100-200W。
本发明的优点与效果是：
1.本发明以ZnWO4作为半导体催化剂，具有安全无毒、物化性质稳定、高效可回收、无二次污染。通过验证表明ZnWO4在催化超声降解废水方面有着可观的前景。
2.本发明中超声波的主要作用是空化作用、热效应和化学效应。ZnWO4作为声催化剂，对有美洛昔康具有良好的催化降解作用。本发明工艺把超声波法作为一种新型制药废水处理技术，具有操作简便、效率高、适用范围广、不产生二次污染的优点。
附图说明
图1(a)为实施例1制备的产物ZnWO4的X-射线衍射(XRD)谱图；
图1(b)和(c)为实施例1制备的产物的扫描电子显微镜照片；
图2为美洛昔康结构图；
图3为实施例3利用ZnWO4作为声催化剂时其加入量对催化超声降解美洛昔康溶液效果的影响；
图4为实施例4利用ZnWO4作为声催化剂催化超声降解美洛昔康时，不同超声时间对催化超声降解效果的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
钨酸盐半导体材料ZnWO4具有良好的催化超声降解美洛昔康的效果，制备方法的起始原料是廉价易得的ZnWO4，无需任何辅助助剂，通过超声达到降解美洛昔康的目的。水热法制备的ZnWO4是纳米级半导体材料。ZnWO4拥有颗粒状结构，属于单斜晶体，物理和化学性质稳定，具有良好的声催化性能。
实施例1ZnWO4制备方法
包括以下步骤：
步骤一：按照一定量比，将0.17mol·L-1的Na2WO4·2H2O溶液加入烧杯中，在搅拌条件下加入0.17mol·L-1Zn(NO3)2·6H2O，用NaOH或HCl溶液调节pH值为6左右，室温下磁力搅拌30min，超声30min。
步骤二：将步骤一制得的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中在180℃条件下进行反应，反应结束后自然冷却到室温。
步骤三：产物经抽滤、洗涤、干燥、研磨制得ZnWO4粉末。
图1(a)为实施例1制备的产物ZnWO4的X—射线衍射(XRD)谱图；图1(b)和(c)为实施例1制备的产物的扫描电子显微镜照片；由图可知，实施例1所合成的产物为ZnWO4，其形态呈现为颗粒状。
图2为美洛昔康结构图。
实施例2半导体材料钨酸锌催化超声降解美洛昔康的方法
包括以下步骤：
步骤一：取浓度为10mg/L的美洛昔康溶液20mL于锥形瓶中，加入准确称取的10mg的纳米ZnWO4粉末，进行超声降解。
步骤二：悬浮液取样离心分离后取上清液。
步骤三：在200～450nm内测其UV-vis光谱。美洛昔康的降解率可用溶液在其λmax＝360nm处的吸光度来计算，公式为：降解率(％)＝[(A0-At)/A0]×100％，A0是美洛昔康溶液的初始吸光度，At是美洛昔康溶液在不同实验条件下的吸光度。
实施例3半导体材料钨酸锌催化超声降解美洛昔康的方法
ZnWO4对美洛昔康的降解实验是在ZnWO4加入量为0.50-1.50g/L进行的，ZnWO4的pH值为6，美洛昔康的浓度为10mg/L，超声功率为200W，超声时间为120min进行的。
取20mL 10mg/L的美洛昔康溶液，一次加入0.50g/L的纳米ZnWO4粉末超声处理120min。悬浮液取样离心分离后取上清液，在200～450nm内测其UV-vis光谱。
将ZnWO4的加入量依次改为0.75、1.00、1.25、1.50g/L，重复上述实验。
图3为实施例3利用ZnWO4作为声催化剂时其加入量对催化超声降解美洛昔康溶液效果影响图；由图3知，当ZnWO4的加入量为1.00g/L时，降解效果最好，降解率可以达75.67％。
实施例4半导体材料钨酸锌催化超声降解美洛昔康的方法
ZnWO4对美洛昔康的降解实验是在ZnWO4的加入量为1.00g/L进行的，ZnWO4的pH值为6，美洛昔康的浓度为10mg/L，超声功率为200W，超声时间依次为0、30、60、90、120、150min。
取20mL 10mg/L的美洛昔康溶液，一次加入1.00g/L的纳米ZnWO4粉末，超声处理30min。悬浮液取样离心分离后取上清液，在200～450nm内测其UV-vis光谱。
图4为实施例4利用ZnWO4作为声催化剂催化超声降解美洛昔康时，不同超声时间对催化超声降解效果影响图，由图4可知，随着超声时间的延长，ZnWO4催化超声降解的效果逐渐增强，120min后超声效果达到最佳。

Claims (3)

1.半导体材料ZnWO4催化超声降解美洛昔康的方法，其特征在于，包括将半导体纳米材料ZnWO4与美洛昔康混合放入容器中，在超声装置中进行超声降解；样品离心取上层澄清溶液，做UV-vis光谱测定；
所述ZnWO4的加入量为0.50-1.50 g﹒L-1；
所述超声时间为120-150 min。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述美洛昔康初始浓度为6-18 mg﹒L-1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声功率100-200 W。
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