申請日2010.06.11
公開(公告)日2010.10.20
IPC分類號C02F1/72; C02F1/30
摘要
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用Pt納米線作為光催化劑在太陽光照射下降解含有染料的廢水的方法。具體包括以下步驟：(1)以直徑小于3nm的鉑納米線為光催化劑，在待處理的含染料廢水中加入光催化劑，在自然光照條件下，攪拌條件下，使光催化劑在含染料的廢水中懸浮分散，催化氧化反應(yīng)20～480分鐘;(2)停止攪拌，鉑納米線沉入水底，排出上層處理過廢水，回收光催化劑，用水沖洗2-3干凈后可以重復(fù)使用。由于選用太陽光作為光源，因此具有節(jié)約能源，成本低，操作簡單的優(yōu)點(diǎn);而且Pt納米線光催化活性高，性能穩(wěn)定，再生簡單，能重復(fù)利用，不會引起二次污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
權(quán)利要求書
1.一種光催化氧化降解含染料廢水的方法，其特征在于，在自然光照條件下，攪拌條件下，使光催化劑在含染料的廢水中懸浮分散，利用空氣中的氧氣催化氧化降解廢水中的染料，回收利用光催化劑;所述光催化劑為直徑小于3nm的鉑納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
(1)以直徑小于3nm的鉑納米線為光催化劑，在待處理的含染料廢水中加入光催化劑，在自然光照條件下，攪拌條件下，使光催化劑在含染料的廢水中懸浮分散，催化氧化反應(yīng)2～480分鐘;
(2)停止攪拌，鉑納米線沉入水底，排出上層處理過廢水，回收光催化劑，用水沖洗2-3遍干凈后可以重復(fù)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每1L廢水需加入光催化劑10-100mg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含染料的廢水中的染料包括：羅丹明b、弱酸性桃紅B、分散深藍(lán)HGL、分散藍(lán)2BLN、酸性桃GS、靛K-3R、酸性艷紅10B、染料D1、耐曬翠蘭GL、螢光黃8GFF、水溶性紫色染料水溶性藍(lán)紫色染料水溶性黃色染料或水溶性茶色染料
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，廢水中染料的濃度為5-60mg/L。
說明書
一種光催化氧化降解含染料廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種采用Pt納米線作為光催化劑在太陽光照射下降解含有染料的廢水的方法。
背景技術(shù)
隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，染料的品種和數(shù)量日益增加，染料生產(chǎn)和印染廢水已成為水環(huán)境的重點(diǎn)污染源之一。據(jù)統(tǒng)計，在染料生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸染料，要隨廢水損失2%的產(chǎn)品。而在印染過程中損失量更大，為所用染料的10%左右。染料廢水具有色度高、無機(jī)鹽含量高、成份復(fù)雜、可生化性差、脫色困難等特點(diǎn)，且含有多種具有生物毒性或?qū)е隆叭隆?致癌、致畸、致突變)性能的有機(jī)物。廢水中殘存的染料組分即使?jié)舛群艿�，排入水體亦會造成水體的透光率降低，而最終將導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞。因此，能有效的處理染料廢水具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
目前，對染料廢水的處理方法主要包括物理法、生化法、化學(xué)法等�；钚蕴渴且环N常用的物理法，但由于不易再生，處理效果不理想，使它的應(yīng)用受到限制;膜分離技術(shù)20世紀(jì)已開始工業(yè)化應(yīng)用，應(yīng)用于染料廢水處理方面主要是超濾和反滲透，但是由于濃差極化和膜污染等問題的存在，導(dǎo)致運(yùn)行中滲透通量隨運(yùn)行時間的延長而下降，同時膜的價格較貴，更換頻率較快，因此處理成本較高，從而嚴(yán)重阻礙膜分離技術(shù)的更大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。生物法因其運(yùn)行成本低、處理效果好而得到廣泛應(yīng)用，但是對色度的去除率卻不太理想�；瘜W(xué)氧化和電化學(xué)氧化的處理成本相對較高，特別是高級氧化法目前大多處于實驗室研究階段，尚未得到實際應(yīng)用。零價鐵還原法雖然一直是處理染料廢水的一種重要方法，但是普通零價鐵的還原速度較慢、效率較低。而近些年來發(fā)展起來的光化學(xué)方法為解決環(huán)境中有毒有害的難降解持久性有機(jī)物的處理提供了良好的解決途徑。
專利號為200610024195.9的中國發(fā)明專利公開了“一種降解廢水中孔雀石綠的方法”，該工藝使用185nm紫外光降解廢水中含量為10mg/L的孔雀石綠，將廢水按40-160L/h的流速在光反應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)，40min內(nèi)降解率達(dá)到99%以上。但是，該工藝僅僅適用于降解孔雀石綠。
申請?zhí)枮?3137562.6的中國發(fā)明專利申請公開說明書公開了“一種用于染料廢水處理的光催化氧化方法”，該法使用顆粒狀TiO2光催化劑和流化床反應(yīng)器，并且使用低功率的紫外燈作為電光源照射，同時鼓入空氣，使催化劑在反應(yīng)器內(nèi)呈流化狀態(tài)，該方法對染料脫色率可達(dá)到69-95%，總有機(jī)碳去除率47-75%。該方法需要流化床、紫外燈等設(shè)備。
光化學(xué)方法常用的光源主要人造光源和太陽光兩種。人造光源通常是使用高壓紫外燈作為光源，一方面，會有大量的光能轉(zhuǎn)化為熱能，能量散失，光利用率低;另一方面，這種光源需要配置穩(wěn)壓裝置和冷卻系統(tǒng)，這樣就會導(dǎo)致操作復(fù)雜，費(fèi)用增加。而太陽光則更加經(jīng)濟(jì)，操作更加簡單。
因此，為了更好解決染料廢水污染問題，就需要一種高效、簡單、經(jīng)濟(jì)而安全的處理方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種光催化氧化降解含染料廢水的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種光催化氧化降解含染料廢水的方法，在自然光照條件下，攪拌條件下，使光催化劑在含染料的廢水中懸浮分散，利用空氣中的氧氣催化氧化降解廢水中的染料，回收利用光催化劑;所述光催化劑為直徑小于3nm的鉑(Pt)納米線;具體包括以下步驟：
(1)以直徑小于3nm的鉑(Pt)納米線為光催化劑，在待處理的含染料廢水中加入光催化劑，在自然光照條件下，攪拌條件下，使光催化劑在含染料的廢水中懸浮分散，催化氧化反應(yīng)2～480分鐘;
(2)停止攪拌，鉑(Pt)納米線沉入水底，排出上層處理過廢水，回收光催化劑，用水沖洗2-3遍干凈后可以重復(fù)使用。
上述技術(shù)方案中，每1L廢水需加入光催化劑10-100mg;所述光催化劑Pt納米線的制備方法為現(xiàn)有技術(shù)，可以參考：Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，6333-6335上的文獻(xiàn)“合成Fe-Pt納米線和納米棒的通用方法”(A GeneralStrategy for Synthesizing FePt Nanowires and Nanorods)，具體為：先制備Fe-Pt納米線，然后將Fe-Pt納米線分散于甲醇溶液中，再加入鹽酸HCl和醋酸HAc在60-70℃下分別攪拌1-3小時除去外層Fe后離心制得。
上述技術(shù)方案中，所述催化氧化反應(yīng)在空氣環(huán)境中太陽光照射下進(jìn)行。如果太陽光照不到的地方，可以用紅外燈來作為光源。
上述技術(shù)方案中，所述含染料的廢水中的染料包括但不限于：羅丹明b、弱酸性桃紅B、分散深藍(lán)HGL、分散藍(lán)2BLN、酸性桃GS、靛K-3R、酸性艷紅10B、染料D1、耐曬翠蘭GL、螢光黃8GFF、水溶性紫色染料
優(yōu)選的技術(shù)方案中，廢水中染料的濃度為5-60mg/L。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明采用自然光為光源，利用Pt納米線為光催化劑，催化氧化降解廢水中的染料，由于選用太陽光作為光源，因此具有節(jié)約能源，成本低，操作簡單的優(yōu)點(diǎn);而Pt納米線光催化活性高，性能穩(wěn)定，再生簡單，能重復(fù)利用，不會引起二次污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用;
2、本發(fā)明中采用Pt納米線，通過攪拌的方式即可在廢水中懸浮分散，不需要使用流化床等設(shè)備，對設(shè)備和工藝要求不高;如果使用納米顆粒，在攪拌過程中會發(fā)生一定程度的團(tuán)聚，影響催化效果;
3、本發(fā)明的技術(shù)方案適用范圍廣，對多種難降解的染料化合物的光催化降解效果較好，無論是偶氮的還是非偶氮的，酸性的還是堿性的，都有很好降解效果，而且不需要特殊處理。
