申請日2010.07.27
公開(公告)日2010.11.24
IPC分類號C02F1/72; C02F1/30
摘要
本發(fā)明公開了一種利用室外自然光-過氧化氫協(xié)同處理結(jié)晶紫污染污水的方法。本發(fā)明包括將光催化劑和所要處理的污水混合攪拌，超聲分散，吸附平衡，加入過氧化氫，室外自然光照射和抽濾分離回收光催化劑等過程。本發(fā)明利用過氧化氫和室外自然光的聯(lián)合作用，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，對難生物降解的高濃度結(jié)晶紫印染廢水具有較強(qiáng)的氧化能力，從而達(dá)到高效徹底凈化結(jié)晶紫污染污水之目的。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種室外自然光-過氧化氫協(xié)同處理結(jié)晶紫污染污水的方法，其特征在于：利用過氧化氫在室外自然光的照射下產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，對高濃度的結(jié)晶紫污染污水進(jìn)行凈化;其中，所述方法包括如下步驟：
a)配制一定濃度的結(jié)晶紫溶液;
b)黑暗條件下向結(jié)晶紫溶液中加入光催化劑，其中光催化劑的用量為0.5～1.0g/L;
c)黑暗條件下超聲30min，使催化劑均勻分散于結(jié)晶紫溶液;
d)將過氧化氫和所要處理的污水混合并不斷攪拌使其混合均勻，其中每100mL污水中過氧化氫的加入量為0.5～3mL;
e)采用室外自然光照射，光催化降解反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí);
f)抽濾分離，回收光催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶紫污染污水的處理方法，其中，在步驟a)中，所述結(jié)晶紫的初始濃度為20～40mg/L。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶紫污染污水的處理方法，其中，在步驟b)中，所述光催化劑為硅酸鉍。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶紫污染污水的處理方法，其中，在步驟d)中所述的過氧化氫為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水。
說明書
一種室外自然光-過氧化氫協(xié)同處理結(jié)晶紫污染污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其是關(guān)于處理結(jié)晶紫污染污水的領(lǐng)域，具體為一種利用室外自然光與過氧化氫的協(xié)同作用，高效去除水中高濃度結(jié)晶紫的方法。
背景技術(shù)
印染廢水對水資源的污染已成為非常嚴(yán)重的問題，屬于較難處理的工業(yè)廢水之一。結(jié)晶紫作為三苯甲烷類染料，具有十分廣泛的用途，除應(yīng)用于紡織、印染和油墨工業(yè)領(lǐng)域外，還可用于紙張、玩具和一些塑料制品的染色。據(jù)報(bào)道，在印染行業(yè)中約5%～10%的結(jié)晶紫由于工藝效率過低而排入天然水體，這些染料在自然水體中不斷積累，對自然環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重的威脅。這些染料的使用不但影響水體美觀，更為嚴(yán)重的是結(jié)晶紫在自然環(huán)境中能夠轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的中間產(chǎn)物，從而對水生生物和人類產(chǎn)生更大的毒害作用。因此，在排放前對結(jié)晶紫進(jìn)行處理顯得尤為必要。
目前，國內(nèi)外對印染廢水的去除方法進(jìn)行了廣泛的研究，其中較為成熟的工業(yè)化處理方法有生化法、物理-化學(xué)法、焚燒法、碳化法、活性炭吸附法、酸回收法及高壓脈沖電解法等。但這些方法和技術(shù)不同程度地存在費(fèi)效比高，凈化不徹底，二次污染嚴(yán)重，操作復(fù)雜等問題，這就對結(jié)晶紫污水的脫色提出了新的挑戰(zhàn)。
光催化氧化技術(shù)是70年代發(fā)展起來的一種高效、節(jié)能的凈化水體中難降解有機(jī)污染物的新技術(shù)，具有能耗低、操作方便和反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，在處理水中污染物的應(yīng)用方面取得了很大的進(jìn)展。在光照條件下，催化劑能夠產(chǎn)生電子-空穴(hvb+)對，一方面價(jià)帶hvb+具有很強(qiáng)的氧化能力，能夠去除水中有機(jī)污染物;另一方面，吸附在催化劑表面的O2和H2O能夠與導(dǎo)帶電子反應(yīng)產(chǎn)生各種活性物種，如羥基自由基(OH·)，超氧陰離子自由基(O2·-)等，這些活性物種能夠與有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為毒性低的物質(zhì)或者將其礦化為二氧化碳和水。但光催化技術(shù)存在著光能利用率低和光量子效率低等問題，單靠光催化工藝的氧化強(qiáng)度降解水中結(jié)晶紫的效率還不夠高。因此結(jié)合新的水處理技術(shù)，以彌補(bǔ)光催化技術(shù)的缺陷是亟待解決的問題。而且，目前對于染料廢水的光催化降解還停留在室內(nèi)模擬光源的階段。因此，研究如何利用室外自然光高效去除水中結(jié)晶紫具有十分重要的實(shí)際意義。
硅酸鉍晶體是一種寬帶隙、高電阻率的非鐵電立方半導(dǎo)體，具有獨(dú)特的光電、光電導(dǎo)、光折變及聲光性能。近年來，作為一種重要的光電材料，硅酸鉍晶體已經(jīng)引起材料科學(xué)和光催化領(lǐng)域的高度重視。本發(fā)明中使用的硅酸鉍光催化劑在專利號為ZL 200710166218.4，名稱為一種硅酸鉍粉體光催化劑的制備方法，公開號為CN101157026A的專利中有詳細(xì)介紹。該催化劑制備工藝簡單，催化活性高，反應(yīng)條件溫和，對反應(yīng)裝置要求低，利于工業(yè)化推廣，因此硅酸鉍具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
過氧化氫(H2O2)氧化技術(shù)是處理污水的常用方法，作為一種綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的處理方法已經(jīng)在部分水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其用于染料污水的處理。H2O2是一種中等強(qiáng)度的氧化劑，能夠有效地氧化多種有機(jī)污染物，從而達(dá)到對水中有機(jī)污染物凈化的目的。其來源廣泛、安全性能好、無腐蝕性且其分解產(chǎn)物無污染，是一種綠色的氧化劑。但H2O2對于水環(huán)境中高濃度的結(jié)晶紫污染難以處理，因此往往需要與其他技術(shù)協(xié)同發(fā)揮作用，方能達(dá)到徹底凈化結(jié)晶紫污水之目的，如H2O2與O3、紫外光、超聲波等聯(lián)合作用，可以產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的OH·，對難生物降解的高濃度染料具有較強(qiáng)的氧化分解能力。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是將光催化技術(shù)和H2O2氧化技術(shù)相結(jié)合，以H2O2為氧化劑，通過加入催化劑硅酸鉍并借助于室外自然光的照射，對難降解的結(jié)晶紫進(jìn)行脫色，取長補(bǔ)短，發(fā)揮H2O2操作簡單、條件溫和的優(yōu)勢，輔之以低選擇性、高氧化程度的光催化技術(shù)，克服現(xiàn)有H2O2氧化技術(shù)和光催化技術(shù)的不足，提供一種簡單、高效、無二次污染、降解完全徹底的結(jié)晶紫污水的處理方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種室外自然光-過氧化氫協(xié)同處理結(jié)晶紫污染污水的方法，其特征在于：利用過氧化氫在室外自然光照射下產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基，對高濃度的結(jié)晶紫污染污水進(jìn)行凈化;其中，所述方法包括如下步驟：
a)配制一定濃度的結(jié)晶紫溶液;
b)黑暗條件下向結(jié)晶紫溶液中加入光催化劑，其中光催化劑的用量為0.5～1.0g/L;
c)黑暗條件下超聲30min，使催化劑均勻分散于結(jié)晶紫溶液;
d)將過氧化氫和所要處理的污水混合并不斷攪拌使其混合均勻，其中每100mL污水中過氧化氫的加入量為0.5～3mL;
e)采用室外自然光照射，光催化降解反應(yīng)時(shí)間為2h;
f)抽濾分離，回收光催化劑。
本發(fā)明所述的結(jié)晶紫污染污水的處理方法，其中，在步驟a)中，所述結(jié)晶紫的初始濃度為20～40mg/L;
本發(fā)明所述的結(jié)晶紫污染污水的處理方法，其中，在步驟b)中所述的光催化劑為硅酸鉍;
本發(fā)明所述的結(jié)晶紫污染污水的處理方法，其中，在步驟d)中所述的過氧化氫為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
a)可高效徹底地清除水中高濃度、難降解的染料結(jié)晶紫的污染;
b)克服了光催化和過氧化氫氧化技術(shù)的不足之處，使二者復(fù)合以發(fā)揮更大的效力;
c)該方法工藝簡單，易于推廣，光催化劑可回收利用，不造成二次污染;
d)利用室外自然光對結(jié)晶紫進(jìn)行處理，能夠高效利用清潔能源。
該方法在光催化劑用量為0.1g和3mL H2O2處理100mL初始濃度為40mg/L的結(jié)晶紫污水2h后，對結(jié)晶紫在紫外可見分光光度計(jì)上幾乎無法檢出，COD去除率為90.8%，并且光催化劑能在不降低效果的前提下重復(fù)使用5次以上。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，其中部分條件僅是作為典型情況的說明，并非對本發(fā)明的限定。
