CN104016515B - 光催化氧化处理印染废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光催化氧化处理印染废水中有机污染物的方法，其中以颗粒状的钒酸铋与二氧化钛的复合催化剂(BiVO4/TiO2)，印染废水经絮凝后，用光催化氧化法降解其中的有机污染物，处理后的废水基本为无色，COD去除率达85％～93％，BOD去除率达89％～96％，色度去除率均高于90％。本法可以处理含多种染料的有机废水。催化剂的平均粒径：40-70nm；催化剂的BET表面：20-30m2/g；有机废水pH值：6-11。

Description

光催化氧化处理印染废水的方法
技术领域：
本发明属于化工和环保技术领域，具体涉及一种光催化氧化处理印染废水的方法。
背景技术：
印染废水产生于印染行业，是一种色度高、有机污染物含量高且组分复杂的废水。除含有助剂和大量的浆料外，废水中还含有硝基苯、苯胺、邻苯二甲酸类等含有胺基、苯环、偶氮等基团的有毒有机污染物，不仅难以生物降解，而且大多具有致癌作用，危及人类的身体健康。如果这些废水直接排放，不仅会影响水生植物的光合作用，降低水中的溶解氧的浓度，影响水生动物的生长，造成严重的环境危害。因此，治理印染废水势在必行。
光催化氧化法能对印染废水含有的难降解的有机污染物进行降解矿化进而去除。可以氧化分解包括用生物氧化方法难以降解的各种有机物，使之彻底降解为CO2、H2O和其他无机物，从而降低污水处理的成本并提高降有机污染物的解效率，在环境污染治理中具有其他方法难以比拟的优越性。
发明内容：
本发明作为现有技术改进，提供一种光催化氧化处理印染废水的方法。为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：
本发明一方面涉及一种光催化氧化处理印染废水的方法，其包括印染废水经絮凝后，将催化剂放入印染废水中，搅拌使得吸附达到平衡，然后打开光源照射，其特征在于所述的催化剂是颗粒状的钒酸铋与二氧化钛的复合催化剂(BiVO4/TiO2)。
在本发明的一个优选实施方式中，所述的光源为250W氙灯作为光源。
在本发明的另一个优选实施方式中，所述催化剂的平均粒径：40～70nm；催化剂的BET表面：20～30m2/g。
在本发明的一个优选实施方式中，所述的催化剂通过如下制备方法制备得到：将Bi(NO3)3·5H2O溶解3～5mol/L的硝酸溶液中，NH4VO3溶解于水中加热溶解；将2种溶液按照Bi：V摩尔比1～2：1～2混合，室温下持续搅拌待溶液出现浅黄色后，加入过量硝酸得橙黄色透明液体，在橙黄色透明溶液中加入TiO2，TiO2与BiVO4摩尔比为1：1～3，再加入十二烷基笨磺酸钠，继续搅拌0.5～2h，用浓氨水调节pH值到5.5～6.5，然后将混合溶液置入水热反应釜在一定温度下(170～190℃)水热处理4～8h，降至室温下抽滤所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤三次，离心分离洗涤，70～90℃烘干3～5h，得到催化剂。
附图说明：
图1：TiO2和BiVO4/TiO2的UV-VisDRS吸收光谱；
图2：TiO2和BiVO4/TiO2的XRD谱图；
图3：TiO2和BiVO4/TiO2的SEM照片；
具体实施方式：
1催化剂的制备
1.1BiVO4的制备
实施例1
将2.45gBi(NO3)3·5H2O(0.005mo1)溶解30mL4mol/L的硝酸溶液。0.58gNH4VO3(0.005mo1)溶解于30mL水中加热溶解。将2种溶液混合，室温下持续搅拌待溶液出现浅黄色后，再加入十二烷基笨磺酸钠0.3526g。继续搅拌lh，用浓氨水调节pH值到6.0。然后将混合溶液置入水热反应釜在一定温度下(170～190℃)水热热处理6h，降至室温下抽滤所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤三次，离心分离洗涤，80℃烘干4h，获得产物BiVO4。
1.2复合光催化剂BiVO4/TiO2的制备
实施例2
按上述方法，得到黄色浑浊液后加入过量硝酸得橙黄色透明液体，在橙黄色透明溶液中加入0.23964g(3mmol)TiO2，TiO2与BiVO4。的摩尔比为1：2，用玻璃棒搅拌均匀后，移至水热反应釜中，后续处理同上，可得TiO2/BiVO4复合光催化剂。
从图1中可以看出当TiO2对λ>400nm的可见光没有明显的吸收，而BiVO4/TiO2在400-600nm却有较强的吸收，这为催化剂的可见光响应提供了可能，可以提高太阳光的利用率。图2为TiO2和BiVO4/TiO2的XRD谱图，从中可以看出BiVO4/TiO2形成了复合颗粒；
图3为TiO2和BiVO4/TiO2的SEM图，从图3可以看出前驱体TiO2和BiVO4/TiO2显示出了明显不同的形貌，前驱体TiO2为团聚的颗粒，而BiVO4/TiO2中TiO2负载于BiVO4的表面的上。
2光催化降解实验
光催化实验在自制光反应其中进行，反应器为一100mL的带夹套的石英反应管，反应管外用恒温水槽控温，反应温度控制在20±1℃。250W的氙灯作为光源，平行于反应器照射。磁力搅拌下，将催化剂放入装有印染废水的反应管中中。在用光照射前先将反应溶液在暗处搅拌一段时间以确保吸附达到平衡。打开光源照射，分别收集不同反应时间的反应溶液，离心，过滤，取上层清液，测其COD、BOD等指标。
实施例3
BiVO4/TiO2催化剂用量为0.2g/L，光照时间为90min；COD去除率为85％，BOD去除率为89％，色度去除率为90％。
实施例4
BiVO4/TiO2催化剂用量为0.4g/L，光照时间为90min；COD去除率为87％，BOD去除率为90％，色度去除率为91％。
实施例5
BiVO4/TiO2催化剂用量为0.4g/L，光照时间为150min；COD去除率为92％，BOD去除率为91％，色度去除率为92％。
实施例6
BiVO4/TiO2催化剂用量为0.6g/L，光照时间为200min；COD去除率为93％，BOD去除率为96％，色度去除率为93％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种光催化氧化处理印染废水的方法，其包括印染废水经絮凝预处理后，将催化剂放入印染废水中，搅拌使得吸附达到平衡，然后利用250W氙灯作为光源照射，其特征在于：所述的催化剂是颗粒状的钒酸铋与二氧化钛的复合催化剂；所述催化剂为BiVO4/TiO2，通过如下制备方法制备得到：将Bi(NO3)3·5H2O溶解3-5mol/L的硝酸溶液中，NH4VO3溶解于水中加热溶解；将2种溶液按照Bi：V摩尔比1-2：1-2混合，室温下持续搅拌待溶液出现浅黄色后，加入过量硝酸得橙黄色透明液体，在橙黄色透明溶液中加入TiO2，TiO2与BiVO4摩尔比为1：1-3，再加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌0.5-2h，用浓氨水调节pH值到5.5-6.5，然后将混合溶液置入水热反应釜在180℃的温度水热处理4-8h，降至室温下抽滤所得沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤三次，离心分离洗涤，70-90℃烘干3-5h，得到催化剂。
2.根据权利要求1所述的光催化氧化处理印染废水的方法，其特征在于：所述催化剂的平均直径为40-70nm；催化剂的BET比表面积为20-30m2/g。
3.根据权利要求1所述的光催化氧化处理印染废水的方法，其特征在于：所述印染废水pH值为6-11。
4.根据权利要求1-3中任意一条所述的光催化氧化处理印染废水的方法，其特征在于：处理后的废水为无色，COD去除率为85-93%，BOD去除率为89-96%，色度去除率高于90%。
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