CN100591626C - 光催化降解水中有机氯类农药的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光催化降解水中有机氯类农药的方法，其特征是以载有镍钛复合氧化物的多孔陶瓷薄片为载体催化剂，将此载体催化剂置于待处理的水溶液中，在紫外光照射下，可将水中的有机氯类农药迅速分解。载体催化剂的制备方法为：将纳米镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的多孔陶瓷薄片浸入悬浮母液中静置，然后将陶瓷薄片直接烘干和煅烧，冷却后即得载体催化剂。本发明方法可用于处理含有机氯类农药的各种废水，也可用于降解食品或中草药水提物中的有机氯类残留农药。
Description
技术领域
本发明涉及一种降解农药的方法，尤其是光催化降解水溶液中有机氯类农药的方法，属于催化技术领域。
背景技术
众所周知，化学农药在粮食、蔬菜、水果、茶叶和中药材等农产品的生产中发挥着极其重要的作用，但是农药的使用也同时带来了许多不良后果。例如：农药在生产和使用过程中产生的废水会对生态环境造成严重破坏，残留在农产品中的农药严重威胁着人们的身体健康。有机氯类农药，如六六六和滴滴涕等，对病虫害具有广谱和高效的灭杀作用，在早年被大规模使用，由于其化学性质稳定，降解速度缓慢，耐热耐酸，容易残留，可通过动植物体内的蓄积和食物链的作用进入人体，在生物链中累积污染可达20～30年，造成对人体健康的极大危害。我国已于1983年禁止使用此类农药，但是目前在许多农产品中仍然能检测出有机氯类农药。
建立一种能快速转化有机氯类农药的方法，不仅有利于保护环境，而且能有效处理许多农产品的水提物，为提高我们的生活水平提供保障。目前常见的有机氯类农药的降解方法都或多或少存在一些缺陷：(1)利用微生物降解选择性比较高，但菌种的培养非常麻烦，在降解时菌种对温度的要求十分严格，只有在其最佳的温度下才有较高的降解率，大规模利用比较困难；(2)利用臭氧氧化降解具有广谱性，但也同时会破坏有效成分，因此比较适合工业废水处理，另外降解所需时间比较长，而且臭氧的制造费用比较高。(3)利用机械球磨脱氯适合固体粉末物质，通常是在氩气氛围中将CaO和含药物料混合在一起，在钢罐中球磨，经过十多个小时后，可基本脱除物料中的含氯农药，此方法耗时长，费用昂贵，适用面窄；(4)利用光催化降解技术前景广阔，这种方法利用光催化剂在紫外光作用下产生的具有氧化还原能力的电子—孔穴对对目标物进行有效分解，文献中大多利用纳米TiO2的水悬浮液来催化降解水溶液中的农药，存在的主要问题有两个，一是催化材料很难回收利用甚至由此产生二次污染，二是单一纳米材料的降解选择性不高。
发明内容
本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种高选择高效率的光催化降解水中有机氯类农药的方法。用这种方法处理含有机氯类农药的水溶液，具有降解速度快、不破坏有效成分、无二次污染、催化剂可反复使用和操作方便等特点。
本发明所述的光催化降解水中有机氯类农药的方法是以镍钛复合氧化物为催化剂，将其固载于具有多孔结构的陶瓷薄片上作为载体催化剂，将此载体催化剂置于盛有待处理的水溶液的光催化反应器中，开启搅拌器，在紫外光照射下，1小时内即可将水溶液中的有机氯类农药分解。载体催化剂的制备方法为：将纳米镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的多孔陶瓷薄片浸入悬浮母液中静置，然后将陶瓷薄片直接烘干和煅烧，冷却后即得载体催化剂。
本发明的最佳载体催化剂的制备方法为：将粒径20～80nm的镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于30～40℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的孔径为 
的多孔陶瓷薄片浸入此悬浮母液中恒温静置2～4小时，然后将陶瓷薄片取出在100～120℃温度下烘烤1～2小时，再在400～600℃温度下焙烧2～5小时，冷却后即得。
本发明具有如下显著特点：
(1)载体催化剂便宜易得，化学性质稳定，耐酸、耐碱、耐热，寿命长，可以反复使用，不会造成二次污染；
(2)对有机氯类农药降解速度快、选择性好，一般在紫外光照射1小时内即可去除水溶液中有机氯类农药90％以上，而其他有效成分则几乎没有变化；
(3)本发明方法既可用于处理各种含有机氯类农药的工业废水，也可用于降解粮食、水果、茶叶或中草药等农产品水提物中的有机氯类残留农药。可降解的有机氯类农药包括六六六BHC、滴滴涕DDT、七氯HC、六氯代苯HCB、艾氏剂ALD、五氯硝基苯PCNB、氯丹CD等。
具体实施方式
实施例1
将5g平均粒径30nm的镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于120mL 30℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的孔径为
的多孔陶瓷薄片(200×100mm2)浸入此悬浮母液中恒温静置2小时，然后将陶瓷薄片取出在110℃的烘箱中烘烤1小时，再在400℃的马福炉中焙烧5小时，自然冷却后即得载体催化剂。将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有六六六的水溶液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，45分钟可使水溶液中的六六六降解90％。
实施例2
将5g平均粒径40nm的镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于120mL 35℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的孔径为的多孔陶瓷薄片(200×100mm2)浸入此悬浮母液中恒温静置3小时，然后将陶瓷薄片取出在110℃的烘箱中烘烤1.5小时，再在500℃的马福炉中焙烧4小时，自然冷却后即得载体催化剂。将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有滴滴涕的水溶液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，50分钟可使水溶液中的滴滴涕降解90％。
实施例3
将5g平均粒径50nm的镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于120mL 40℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的孔径为的多孔陶瓷薄片(200×100mm2)浸入此悬浮母液中恒温静置4小时，然后将陶瓷薄片取出在110℃的烘箱中烘烤2小时，再在550℃的马福炉中焙烧3小时，自然冷却后即得载体催化剂。将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有七氯的水溶液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，45分钟可使水溶液中的七氯降解90％。
实施例4
将5g平均粒径60nm的镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于120mL30℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的孔径为
的多孔陶瓷薄片(200×100mm2)浸入此悬浮母液中恒温静置2小时，然后将陶瓷薄片取出在110℃的烘箱中烘烤1小时，再在600℃的马福炉中焙烧2小时，自然冷却后即得载体催化剂。将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有六氯代苯的水溶液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，50分钟可使水溶液中的六氯代苯降解90％。
实施例5
将5g平均粒径70nm的镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于120mL40℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的孔径为
的多孔陶瓷薄片(200×100mm2)浸入此悬浮母液中恒温静置3小时，然后将陶瓷薄片取出在110℃的烘箱中烘烤2小时，再在500℃的马福炉中焙烧4小时，自然冷却后即得载体催化剂。将此载体催化剂置于光催化反应器中，并将含有五氯硝基苯的水溶液注入其中，开启搅拌器，在紫外光照射下，50分钟可使水溶液中的五氯硝基苯降解90％。
Claims (4)
1、一种光催化降解水中有机氯类农药的方法，其特征是以载有镍钛复合氧化物的多孔陶瓷薄片为载体催化剂，将其置于待处理的水溶液中，在紫外光照射下，可将水中的有机氯类农药迅速分解，载体催化剂的制备方法为：将镍钛复合氧化物粉体经超声处理后分散于30～40℃的去离子水中形成悬浮母液，将经硅烷化处理过的多孔陶瓷薄片浸入此悬浮母液中恒温静置2～4小时，然后将陶瓷薄片取出在100～120℃烘烤1～2小时，再在400～600℃焙烧2～5小时，冷却后即得。
2、根据权利要求1所述的光催化降解水中有机氯类农药的方法，其特征是所述的镍钛复合氧化物粉体的粒径为20～80nm。
3、根据权利要求1所述的光催化降解水中有机氯类农药的方法，其特征是所述的多孔陶瓷薄片的孔径为100～
4、根据权利要求1所述的光催化降解水中有机氯类农药的方法，其特征是所述的有机氯类农药包括六六六、滴滴涕、七氯、六氯代苯、艾氏剂、五氯硝基苯和氯丹。
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