本發(fā)明涉及一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料、制備方法及其應(yīng)用，屬于催化劑。

背景技術(shù)：

1、隨著全球人口的不斷增長以及現(xiàn)代工業(yè)化不斷進步，可持續(xù)循環(huán)利用的水資源面臨著巨大的挑戰(zhàn),?生產(chǎn)工藝愈加復(fù)雜，化學(xué)品類在逐漸增多，向自然界排放的污水復(fù)雜多樣。醫(yī)療廢水產(chǎn)出占比愈發(fā)增大，醫(yī)療廢水的處理問題也日漸成為大家較為關(guān)注的問題。由于其特殊的用途和來源，醫(yī)療廢水與一般廢水相比更具有污染性和破壞性，如含鎮(zhèn)痛劑的醫(yī)療廢水若得不到有效處理，對環(huán)境和社會來說將會是難以預(yù)估的傷害，因此開發(fā)新的醫(yī)療廢水處理技術(shù)，制定新的、特別的污水排放要求是很有必要的。

2、齊麗紅等人（qi?l,?cheng?z,?zuo?g,?et?al.?oxidative?degradation?offentanyl?in?aqueous?solutions?of?peroxides?and?hypochlorites[j].?defencescience?journal,?2011,?61(1):?30-35）研究表明，他們選取的氧化劑均對芬太尼有降解作用，其中c3o3n3cl3(tcca)溶液對芬太尼的降解效果最好，但該體系ph=5，是有腐蝕性的酸性環(huán)境；其次是過氧乙酸及spc/taed，在過氧乙酸體系中，反應(yīng)5min降解率為90.7%；在spc/taed體系中，反應(yīng)2min，降解率可達81.6%，5min降解率為91.9%。徐琳的研究表明在ph=0.5的強酸腐蝕性條件下時，nabro3/?nahso3體系30min內(nèi)降解率超過99.9%（xu?l,?ren?l,wang?z,?et?al.?oxidative?treatment?of?fentanyl?compounds?in?water?by?sodiumbromate?combined?with?sodium?sulphite[j].?water?science?and?technology,?2015,72(1):?38-44）。然而，上述反應(yīng)均為均相催化氧化體系，目前尚無關(guān)于凈化醫(yī)療廢水中芬太尼類鎮(zhèn)痛劑的非均相催化體系的相關(guān)報道。非均相催化體系具有反應(yīng)環(huán)境溫和、選擇性好、無需外加能量等優(yōu)勢且克服了均相催化體系中金屬離子的二次污染、難以重復(fù)利用等的不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于上述降解效率不高及均相體系不足等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料、制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明采用共沉淀法和高溫煅燒制備得到具有氧化還原性的金屬氧化物催化材料。將所述催化材料與過碳酸鈉固體氧化劑，用于凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑，具有降解效率高、易收集處理并可重復(fù)利用的優(yōu)勢。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

3、一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料，所述催化材料是經(jīng)共沉淀和高溫煅燒得到的mgo、al2o3和fe3o4的混合氧化物，fe3o4、mgo和al2o3的摩爾比為0.5~2:6:2，所述催化材料的比表面積為100~150m2/g，孔徑為15~25nm；所述催化材料用于凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑。

4、優(yōu)選的，所述催化材料負載于載體上得到負載型催化材料。

5、優(yōu)選的，將所述催化材料與載體混合，采用旋轉(zhuǎn)浸漬法制備得到負載型催化材料。

6、優(yōu)選的，所述催化材料的負載量為1wt%~20wt%，更優(yōu)選為5wt%~10wt%。

7、優(yōu)選的，所述載體為γ-al2o3和/或sio2。

8、優(yōu)選的，所述載體的粒徑為3~5nm。

9、一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料的制備方法，方法步驟包括：

10、將可溶性鐵鹽、可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽溶于水中，得到混合鹽溶液；

11、將所述混合鹽溶液逐滴加入堿性物質(zhì)溶液中，60~100℃下持續(xù)攪拌1~2小時，靜置、離心、洗滌、烘干、研磨，得到粉末；

12、將所述粉末在500~600℃煅燒5~6小時，得到一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料；

13、其中，鐵鹽、鎂鹽、鋁鹽和堿性物質(zhì)的摩爾比為0.5~2:6:2:10~20。

14、優(yōu)選的，所述可溶性鐵鹽、可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽分別為硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物和碳酸鹽中的一種以上。

15、優(yōu)選的，所述堿性物質(zhì)為碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水。

16、一種本發(fā)明所述的凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料的應(yīng)用，將所述催化材料、氧化劑過碳酸鈉和含有鎮(zhèn)痛劑的醫(yī)療廢水混合，用于催化降解醫(yī)療廢水中的鎮(zhèn)痛劑。

17、優(yōu)選的，所述鎮(zhèn)痛劑為芬太尼類化合物。

18、優(yōu)選的，所述鎮(zhèn)痛劑、氧化劑和催化材料的用量比為0.010~0.020mmol:0.02~0.04mmol:10~15mg。

19、優(yōu)選的，降解時，ph為9~10，溫度為15~55℃，時間為3~60min。

20、有益效果

21、本發(fā)明提供了一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料，所述催化材料是經(jīng)共沉淀和高溫煅燒得到的mgo、al2o3和fe3o4的混合氧化物，所述催化材料具有較高的比表面積和較小的孔徑，催化材料的高比表面積使其具有優(yōu)良的吸附性能，fe3o4與鎮(zhèn)痛劑分子間具有極好的親和力，且fe3o4具有超順磁性也可使醫(yī)療廢水中的鎮(zhèn)痛劑分子快速吸附富集并降解，實現(xiàn)非均相降解醫(yī)療廢水中的鎮(zhèn)痛劑分子，有效降低處理成本，降解完成后的催化劑易收集處理并可重復(fù)利用、無催化劑帶入的其他元素污染。

22、本發(fā)明提供了一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料的制備方法，首先混合鹽溶液和堿性溶液滴定完成，經(jīng)靜置、洗滌、烘干后細細研磨，保證粒徑均勻，分散性好，而后經(jīng)馬弗爐高溫煅燒，在煅燒溫度300℃升至600℃過程時，fe3o4相存在所有樣品中，在煅燒溫度達650℃以后，樣品僅由fe2o3組成。煅燒溫度從300~450℃的過程中，存在fe3o4和fe2o3兩相，二者相態(tài)自500℃轉(zhuǎn)變明顯，故溫度過高過低均不合適。fe3o4具有較強的氧化性，在催化氧化降解反應(yīng)過程中可快速高效的將醫(yī)療廢水中有機污染物轉(zhuǎn)換為無毒無害的物質(zhì)。因此本發(fā)明選擇使用高溫煅燒法將常規(guī)共沉淀法制得的氫氧化物沉淀經(jīng)高溫煅燒為氧化物，且本發(fā)明從化合物相態(tài)轉(zhuǎn)變選用程序升溫法，并確定煅燒溫度為500~600℃。最終得到mgo、al2o3及fe3o4的混合氧化物，粒徑均勻，分散性好，催化效果好。

23、本發(fā)明提供了一種凈化醫(yī)療廢水中鎮(zhèn)痛劑的催化材料的應(yīng)用，其涉及一種非均相催化氧化體系，包括固相催化材料、氧化劑過碳酸鈉以及鎮(zhèn)痛劑芬太尼類物質(zhì)，催化劑與氧化劑反應(yīng)會產(chǎn)生高活性自由基：羥基自由基、超氧自由基等。高活性自由基進一步與鎮(zhèn)痛劑反應(yīng)，將其降解為小分子物質(zhì)或直接氧化為二氧化碳和水。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，由于加入過碳酸鈉氧化劑，催化氧化體系為弱堿性，反應(yīng)體系溫和無刺激、且在室溫即可降解醫(yī)療廢水。有效克服傳統(tǒng)氧化技術(shù)一些固有缺陷，比如：芬頓氧化技術(shù)中過氧化氫易分解導(dǎo)致氧化劑的損失，過渡金屬離子溶出帶來的二次污染等問題。