1.一种利用氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂处理抗生素废水的方法,其特征在于,所述方法是采用氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂对抗生素废水进行处理;所述氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂包括氮空位掺杂氮化钨纳米片,所述氮空位掺杂氮化钨纳米片上负载有磷酸银颗粒;所述氮空位掺杂氮化钨纳米片与‑3 ‑3磷酸银颗粒的质量比为1.49×10 ~6.0×10 ;所述氮空位掺杂氮化钨纳米片中氮空位的原子百分含量为3%~8%;
所述氮空位掺杂氮化钨纳米片的制备方法包括以下步骤:
(1)将NaNO3加热至320 ℃~360 ℃,保温20 min~40 min,使NaNO3熔化,得到熔融状NaNO3;
(2)将钨酸铵加入到步骤(1)中得到的熔融状NaNO3中进行反应,洗涤,冷冻干燥,得到钨酸钠纳米片;所述熔融状NaNO3与钨酸铵的质量比为20~40∶1;
(3)将步骤(2)中得到的钨酸钠纳米片置于氨气气氛中进行煅烧,洗涤,超声处理,离心,冷冻干燥,得到氮化钨纳米片;
(4)将步骤(3)中得到的氮化钨纳米片置于氢气气氛中进行退火,得到氮空位掺杂氮化钨纳米片。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:+
S1、将氮空位掺杂氮化钨纳米片制成氮空位掺杂氮化钨纳米片分散液,加入Ag溶液,搅+拌,制成氮空位掺杂氮化钨纳米片/Ag分散液;
2‑ +
S2、将HPO4 溶液加入到步骤S1中制得的氮空位掺杂氮化钨纳米片/Ag分散液中,在避光条件下搅拌,洗涤,离心,干燥,得到氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述反应的时间为60s;
步骤(3)中,所述氨气气氛为含有氨气和氩气的混合气氛;所述氨气气氛中氨气的体积分数为5%;所述煅烧过程中的升温速率为5℃/min;所述煅烧过程中控制气流的流速为15 mL/min~30 mL/min;所述煅烧的温度为750℃;所述煅烧的时间为4 h~6 h;所述超声处理的时间为5 min~15 min;所述冷冻干燥的时间为2天~3天;
步骤(4)中,所述氢气气氛为含有氢气和氩气的混合气氛;所述氢气气氛中氢气的体积分数为5%;所述退火过程中的升温速率为3℃/min;所述退火过程中控制气流的流速为50 mL/min~100 mL/min;所述退火的温度为500℃;所述退火的时间为2 h~5 h。
+
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤S1中,所述Ag 溶液与氮空位掺杂氮化+ +钨纳米片分散液的体积比为1∶10;所述Ag溶液的浓度为0.2 mol/L~0.5 mol/L;所述Ag 溶液为AgNO3溶液;所述氮空位掺杂氮化钨纳米片分散液的浓度为0.4 g/L~0.6 g/L;所述氮+空位掺杂氮化钨纳米片分散液由氮空位掺杂氮化钨纳米片与水混合后所得;所述Ag溶液的滴加速度为0.1 mL/min~0.4 mL/min;所述搅拌的时间为5 h~12 h;
2‑ 2‑ + +
步骤S2中,所述HPO4 溶液中的HPO4 与氮空位掺杂氮化钨纳米片/Ag分散液中的Ag的
2‑ 2‑
摩尔比为1∶3;所述HPO4 溶液为Na2HPO4·12H2O溶液;所述HPO4 溶液的滴加速度为0.03mL/min~0.1 mL/min;所述搅拌的时间为2 h~6 h;所述干燥过程在真空条件下进行;所述干燥温度为50℃~70℃。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的方法,其特征在于,采用氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂对抗生素废水进行处理时,包括以下步骤:将氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂与抗生素废水混合,在光照条件下进行降解反应,完成对抗生素废水的处理;所述氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂的添加量为每升抗生素废水中添加氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂0.1g~0.5g;所述抗生素废水为含有硫酸盐的抗生素废水;所述抗生素废水中抗生素的初始浓度为5 mg/L~100 mg/L,硫酸盐的初始浓度100 mg/L~100000 mg/L;所述抗生素废水中的抗生素为青霉素、阿莫西林、四环素、诺氟沙星、土霉素、庆大霉素、克林霉素中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述降解反应完成后还包括以下处理:对降解反应后得到的反应产物溶液进行自然沉降和过滤,得到固体产物;将固体产物直接用
2‑
于处理抗生素废水或采用双氧水溶液和HPO4 溶液依次对固体产物进行重生处理后,继续用于处理抗生素废水,完成对抗生素废水的重复处理。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,采用光催化反应装置对抗生素废水进行处理;所述光催化反应装置包括反应池、沉淀池和过滤池,对抗生素废水进行处理包括以下步骤:(a1)将氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂与抗生素废水加入到反应池中,在光照条件下进行降解反应;
(a2)将步骤(a1)中经降解反应后得到反应产物溶液输送到沉淀池中,自然沉降20 min~60 min,得到上清液和沉淀材料;
(a3)将步骤(a2)中得到上清液输送到过滤池中进行过滤处理,得到水和光催化材料;
(a4)将步骤(a2)中得到的沉淀材料和(a3)中得到光催化材料返回至反应池中继续对抗生素废水进行处理,完成对抗生素废水的连续处理。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,采用光催化反应装置对抗生素废水进行处理;所述光催化反应装置包括反应池、沉淀池、过滤池和重生池,对抗生素废水进行处理包括以下步骤:(b1)将氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂与抗生素废水加入到反应池中,在光照条件下进行降解反应;
(b2)将步骤(b1)中经降解反应后得到反应产物溶液输送到沉淀池中,自然沉降20 min~60 min,得到上清液和沉淀材料;
(b3)将步骤(b2)中得到上清液输送到过滤池中进行过滤处理,得到水和光催化材料;
(b4)将步骤(b2)中得到的沉淀材料和(b3)中得到光催化材料输送到重生池中,加入
2‑
H2O2溶液,在搅拌条件下反应20 min~40 min,加入HPO4 溶液,在搅拌条件下反应30 min,得到再生的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂;
(b5)将步骤(b4)中得到的再生的氮空位掺杂氮化钨改性的磷酸银复合光催化剂返回至反应池中继续对抗生素废水进行处理,完成对抗生素废水的连续处理。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述反应池周围设有光源室,所述反应池与光源室之间通过透光隔板隔开;所述反应池中安装有若干个搅拌器和曝气器;所述光源室中安装有300W的氙灯和LED节能灯;所述重生池中安装有搅拌器。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述透光隔板材质为聚甲基丙烯酸甲酯;
所述搅拌器为三叶式搅拌器,安装方式为侧入式;所述曝气器为旋混式曝气器,安装在距离反应池底面10 cm的侧面上;所述沉淀池为斜板沉淀池;所述斜板沉淀池包括进水池、斜板、出水槽和光催化剂排放管;所述过滤池中采用的滤膜材质为水系聚醚砜滤膜;所述水系聚醚砜滤膜的孔径为0.22μm~0.45 μm。