本技术介绍了一种制备多孔球形氧化铈复合氧化钇材料的新方法,该方法能有效去除水中的ROX并降低无机砷的暴露风险。通过水热法,成功制备了块状、空心球和多孔球三种不同形貌的CeO2-Y2O3复合材料。
背景技术
洛克沙胂(Roxarsone,ROX)是一种低毒的有机砷,曾广泛用于牲畜饲料添加剂,主要用于预防球虫病、提高饲料利用率及促进体重增长。自20世纪40年代起,ROX在家禽和猪的养殖中开始被应用。然而,ROX难以被动物代谢,几乎完全通过粪便排出,且化学性质稳定。每年有数千吨家禽粪便被用作粪便,导致有机砷进入土壤,增加土壤中的砷含量。ROX进入土壤后,通过生物和非生物过程迅速转化,其代谢产物包括DMA、HAPA、MMA、As(III)和As(V)等,其中As(III)毒性最强,约为As(V)的60倍。因此,As(III)向As(V)的转化是重要的解毒过程。无机砷可吸附并积累在土壤中,可能引发土壤和水体砷污染,危害人类和环境健康。尽管中国、欧盟和美国已禁止ROX使用,但其在印度等国家仍被使用。
目前,ROX的处理方法主要包括吸附、生物降解、光解及高级氧化技术,特别是将高级氧化与吸附结合,可以同时去除有机和无机砷。高级氧化技术因其高矿化率和高效率受到关注,但面临反应时间较长和无机砷去除率不高的问题。
为了解决这些问题,本发明采用铈(Ce)作为催化剂的核心成分。铈是一种储量丰富、价格低廉且无毒的稀土金属,因其在Ce(III)与Ce(IV)之间的价态转变,展现出优异的氧化还原性能。层状双氢氧化物(LDH)材料具有易于合成、固定金属离子、增强催化稳定性和循环能力的优势,Ce基LDH在催化剂稳定性和高级氧化过程中的潜力巨大。氧化铈(CeO2
)作为一种带隙为2.6-3.4eV的半导体光催化剂,具有良好的光催化活性、丰富的氧空位及高氧离子导电率,被广泛应用于污染物降解中。此外,Ce基催化剂如氧化铈和氢氧化铈对砷的吸附能力较强。氧化铈的形貌调控可以提高砷吸附效果,氢氧化铈则因其丰富的羟基对无机砷表现出强亲和力。在吸附过程中,氧化铈通过形成Ce-O-As键去除无机砷,氢氧化铈通过Ce-As和Ce-O-As键表现出超高砷吸附容量,同时Ce(IV)可将有毒的As(III)氧化为毒性较低的As(IV),显著降低砷的毒性。
实现思路