專(zhuān)利名稱(chēng)：光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降解農(nóng)藥的方法，尤其是光催化降解水溶液中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法，屬于催化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥在我國(guó)糧食、蔬菜、水果、茶葉和藥材等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，由于人們對(duì)農(nóng)藥在自然界生物體中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 諸如代謝途徑、降解方式和殘留積蓄等方面的知識(shí)掌握不夠，在享受化學(xué)農(nóng)藥帶來(lái)豐收喜悅的同時(shí)，常常忽略了其殘留帶來(lái)的危害。氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥是一種高效、廣譜型殺蟲(chóng)劑， 其殺蟲(chóng)作用機(jī)制為抑制昆蟲(chóng)神經(jīng)傳導(dǎo)的重要物質(zhì)乙酰膽堿酯酶的活性。氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥具有殺蟲(chóng)效果顯著、分解快、殘留期短、代謝迅速的特點(diǎn)。除此之外，還有顯著刺激作物生長(zhǎng)的作用。但由于氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥被大量不科學(xué)地使用，導(dǎo)致人畜中毒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此許多國(guó)家和地區(qū)對(duì)這種農(nóng)藥在食品中的殘留量都制定了嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)。建立一種能快速轉(zhuǎn)化氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法，不僅有利于保護(hù)環(huán)境，而且能有效處理許多農(nóng)產(chǎn)品的水提物，為提高我們的生活水平提供保障。目前常見(jiàn)的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的降解方法都或多或少存在一些缺陷(1)利用微生物降解選擇性比較高，但菌種的培養(yǎng)非常麻煩，在降解時(shí)菌種對(duì)溫度的要求十分嚴(yán)格，只有在其最佳的溫度下才有較高的降解率，大規(guī)模利用比較困難；( 利用臭氧氧化降解具有廣譜性，但也同時(shí)會(huì)破壞有效成分，因此比較適合工業(yè)廢水處理，另外降解所需時(shí)間比較長(zhǎng)，而且臭氧的制造費(fèi)用比較高。利用機(jī)械球磨脫氯適合固體粉末物質(zhì)，通常是在氬氣氛圍中將CaO和含藥物料混合在一起，在鋼罐中球磨，經(jīng)過(guò)十多個(gè)小時(shí)后，可基本脫除物料中的農(nóng)藥，此方法耗時(shí)長(zhǎng)，費(fèi)用昂貴，適用面窄；(4)利用光催化降解技術(shù)前景廣闊，這種方法利用光催化劑在紫外光作用下產(chǎn)生的具有氧化還原能力的電子-孔穴對(duì)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行有效分解，文獻(xiàn)中大多利用納米 TiO2的水懸浮液來(lái)催化降解水溶液中的農(nóng)藥，存在的主要問(wèn)題有兩個(gè)，一是催化材料很難回收利用甚至由此產(chǎn)生二次污染，二是單一納米材料的降解選擇性不高

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以往技術(shù)的不足，提供一種高選擇高效率的光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法。用這種方法處理含氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的水溶液，具有降解速度快、不破壞有效成分、無(wú)二次污染、催化劑可反復(fù)使用和操作方便等特點(diǎn)。本發(fā)明所述的光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法是以Pd原子攙雜的Μη02、 Cr2O3和I^bO納米粉體為催化劑，將其固載于具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷薄片上作為載體催化劑， 將此載體催化劑置于盛有待處理水溶液的光催化反應(yīng)器中，開(kāi)啟攪拌器，在紫外光照射下， 100分鐘內(nèi)即可將水溶液中的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥分解。載體催化劑的制備方法為將Pd原子攙雜的Mn02、Cr2O3和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的多孔陶瓷薄片浸入懸浮母液中靜置，然后將陶瓷薄片直接烘干和煅燒，冷
3卻后即得載體催化劑。本發(fā)明的最佳載體催化劑的制備方法為將粒徑20 60nm的Pd原子攙雜的 MnO2Xr2O3和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于30 50°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的孔徑為100 ~ 200 A的多孔陶瓷薄片浸入此懸浮母液中恒溫靜置3 4小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在100 120°C溫度下烘烤1 2小時(shí)，再在500 600°C溫度下焙燒3 5小時(shí)，冷卻后即得。本發(fā)明具有如下顯著特點(diǎn)(1)載體催化劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、耐堿、耐熱，壽命長(zhǎng)，可以反復(fù)使用，不會(huì)造成二次污染；(2)對(duì)氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥降解選擇性好，一般在紫外光照射100分鐘內(nèi)可去除水溶液中90%以上的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥，而其他有效成分則幾乎沒(méi)有變化；(3)本發(fā)明方法既可用于處理各種含氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的廢水，也可用于降解糧食、水果、茶葉或中草藥等農(nóng)產(chǎn)品水提物中的氨基甲酸酯類(lèi)殘留農(nóng)藥。可降解的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥包括萘基氨基甲酸酯類(lèi)、苯基氨基甲酸酯類(lèi)、氨基甲酸肟酯類(lèi)、雜環(huán)甲基氨基甲酸酯類(lèi)和雜環(huán)二甲基氨基甲酸酯類(lèi)等。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將IOg平均粒徑30nm的Pd原子攙雜的Mn02、Cr203和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于200mL 30°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的孔徑為IOOA的多孔陶瓷薄片QOOXlOOmm2)浸入此懸浮母液中恒溫靜置3小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在110°C 的烘箱中烘烤1小時(shí)，再在500°C的馬福爐中焙燒5小時(shí)，自然冷卻后即得載體催化劑。應(yīng)用將此載體催化劑置于光催化反應(yīng)器中，并將含有異索威的水溶液注入其中， 開(kāi)啟攪拌器，在紫外光照射下，50分鐘可使水溶液中的異索威降解91 %。實(shí)施例2將IOg平均粒徑35nm的Pd原子攙雜的Mn02、Cr2O3和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于200mL 40°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的孔徑為200A的多孔陶瓷薄片QOOXlOOmm2)浸入此懸浮母液中恒溫靜置3. 5小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在 110°C的烘箱中烘烤2小時(shí)，再在600°C的馬福爐中焙燒3小時(shí)，自然冷卻后即得載體催化劑。應(yīng)用將此載體催化劑置于光催化反應(yīng)器中，并將含有葉蟬散的水溶液注入其中， 開(kāi)啟攪拌器，在紫外光照射下，60分鐘可使水溶液中的葉蟬散降解92%。實(shí)施例3將IOg平均粒徑40nm的Pd原子攙雜的Mn02、Cr203和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于200mL 30°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的孔徑為150A的多孔陶瓷薄片QOO X IOOmm2)浸入此懸浮母液中恒溫靜置4小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在120°C 的烘箱中烘烤1. 5小時(shí)，再在550°C的馬福爐中焙燒4小時(shí)，自然冷卻后即得載體催化劑。應(yīng)用將此載體催化劑置于光催化反應(yīng)器中，并將含有涕滅威的水溶液注入其中， 開(kāi)啟攪拌器，在紫外光照射下，80分鐘可使水溶液中的涕滅威降解95%。
實(shí)施例4 將IOg平均粒徑45nm的Pd原子攙雜的Mn02、Cr203和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于200mL 50°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的孔徑為180A的多孔陶瓷薄片QOOXlOOmm2)浸入此懸浮母液中恒溫靜置4小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在115°C 的烘箱中烘烤1小時(shí)，再在500°C的馬福爐中焙燒5小時(shí)，自然冷卻后即得載體催化劑。應(yīng)用將此載體催化劑置于光催化反應(yīng)器中，并將含有呋喃丹的水溶液注入其中， 開(kāi)啟攪拌器，在紫外光照射下，60分鐘可使水溶液中的呋喃丹降解93%。實(shí)施例5將IOg平均粒徑50nm的Pd原子攙雜的Mn02、Cr203和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于200mL 40°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的孔徑為120A的多孔陶瓷薄片QOOXlOOmm2)浸入此懸浮母液中恒溫靜置4小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在110°C 的烘箱中烘烤1. 5小時(shí)，再在550°C的馬福爐中焙燒4小時(shí)，自然冷卻后即得載體催化劑。應(yīng)用將此載體催化劑置于光催化反應(yīng)器中，并將含有西維因的水溶液注入其中， 開(kāi)啟攪拌器，在紫外光照射下，70分鐘可使水溶液中的西維因降解92%。
權(quán)利要求
1.一種光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥農(nóng)藥的方法，其特征是以載有Pd原子攙雜的Mn02、Cr203和PbO納米粉體的多孔陶瓷薄片為載體催化劑，將其置于待處理的水溶液中， 在紫外光照射下，可將水中的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥分解；載體催化劑的制備方法為將Pd原子攙雜的Mn02、Cr2O3和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于30 50°C的去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的多孔陶瓷薄片浸入此懸浮母液中恒溫靜置3 4小時(shí)，然后將陶瓷薄片取出在100 120°C烘烤1 2小時(shí)，再在500 600°C焙燒3 5小時(shí)，冷卻后即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法，其特征是所述的 Pd原子攙雜的Mn02、Cr2O3和PbO納米粉體的粒徑為20 60nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法，其特征是所述的多孔陶瓷薄片的孔徑為100 200A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法，其特征是所述的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥包括萘基氨基甲酸酯類(lèi)、苯基氨基甲酸酯類(lèi)、氨基甲酸肟酯類(lèi)、雜環(huán)甲基氨基甲酸酯類(lèi)和雜環(huán)二甲基氨基甲酸酯類(lèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光催化降解水中氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法，其特征是以載有Pd原子攙雜的MnO2、Cr2O3和PbO納米粉體的多孔陶瓷薄片為載體催化劑，將此載體催化劑置于待處理的水溶液中，在紫外光照射下，可將水中的氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥迅速分解。載體催化劑的制備方法為將Pd原子攙雜的MnO2、Cr2O3和PbO納米粉體經(jīng)超聲處理后分散于去離子水中形成懸浮母液，將經(jīng)硅烷化處理過(guò)的多孔陶瓷薄片浸入懸浮母液中靜置，然后將陶瓷薄片直接烘干和煅燒，冷卻后即得載體催化劑。本發(fā)明方法既可用于處理各種含氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的廢水，也可用于降解糧食、水果、茶葉或中草藥等農(nóng)產(chǎn)品水提物中的氨基甲酸酯類(lèi)殘留農(nóng)藥。
文檔編號(hào)C02F1/32GK102442711SQ20101029756
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者周考文, 楊宏偉, 王飛旭, 馬燕玲 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院