CN106044931A - 一种纳米材料可见光降解装置及其制备方法和降解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米材料可见光降解装置及其制备方法和降解方法。纳米材料可见光降解装置,包括:可见光源和一端封闭的玻璃管;所述的玻璃管外壁设置有纳米材料涂层;所述的可见光源置于有纳米材料涂层的玻璃管内;所述的纳米材料涂层为氧化石墨/硫化镉复合材料。该方法中纳米材料与水样接触但非混合,通过可见光催化光解技术,解决了现有技术中存在的必须在光解后要将纳米材料与水样分离,以及分离不完全导致的二次污染的问题。
Description
【技术领域】
本发明属于污水处理技术领域,特别涉及一种纳米材料可见光降解装置及其制备方法和降解方法。
【背景技术】
传统的污水处理技术是在紫外光照射下使水中有机污染物分解从而达到除污效果。近期的纳米技术使用可见光来催化光解有机污染物。但是该技术必须将纳米材料与水样混合,除污后还要增加一道水与纳米材料分离的工序,这就增加了除污的难度和成本,使该纳米技术对处理污水的运用受到限制。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种纳米材料可见光降解装置及其制备方法和降解方法,该方法中纳米材料与水样接触但非混合,通过可见光催化光解技术,解决了现有技术中存在的必须在光解后要将纳米材料与水样分离,以及分离不完全导致的二次污染的问题。
本发明所采用的技术方案是,
一种纳米材料可见光降解装置,包括:可见光源和一端封闭的玻璃管;所述的玻璃管外壁设置有纳米材料涂层;所述的可见光源置于有纳米材料涂层的玻璃管内;所述的纳米材料涂层为氧化石墨/硫化镉复合材料。
所述的可见光源为5-15W灯炮。
所述的氧化石墨/硫化镉复合材料由摩尔比1:(1-3):(1-3)的氧化石墨、亚硫酸纳以及氯化镉制备而成。
一种纳米材料可见光降解装置的制备方法,包括以下步骤:
1)纳米材料的合成:
1.1)将氧化石墨、亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔比1:(1-3):(1-3)的比例加到蒸馏水中,搅拌均匀后加热至100-110℃进行搅拌反应,反应完全后,抽滤、干燥得到合成的纳米材料;
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状;
2)反应装置制作:
将纳米材料胶粘附在玻璃管外壁;将可见光源置于涂有纳米材料涂层的玻璃管的底部。
氧化石墨的粒径为10-500纳米。
一种采用纳米材料可见光降解装置进行污水的解降方法,包括以下步骤:
将可见光降解装置置于水样玻璃容器内,涂有纳米材料涂层的玻璃管伸入有机污染物中,可见光源通电进行有机污染物的光辐照解降。
使用可见光降解装置时,在水样玻璃容器外周设置多个可见光光源。
所述的有机污染物为罗丹明B染料水溶液和其他含有有机污染物的溶液。
所述的罗丹明B染料水溶液和其他含有有机污染物的溶液中加入过氧化氢。
所述的可见光源通电时间为5-72小时。
相对于现有技术,本发明具有以下优点:
本发明的装置是结合纳米技术和可见光降解原理,将氧化石墨/硫化镉复合材料作为纳米材料涂层附着在玻璃管外壁,通过可见光源的照射诱导纳米材料进行降解污水中有机污染物,降解过程中将现有的纳米材料与水样混合改为纳米材料与水样接触但非混合。
进一步,可见光源采用普通的灯泡,实现更方便,设备成本降低。
本发明的装置的制备方法,通过简单的纳米材料的合成,制备纳米材料细粉,然后进行涂覆与玻璃管外壁,加入可见光源即制备了一个简易的纳米材料可见光降解装置。制作过程简单,方便,成本低。
本发明的降解方法免除了现有技术中必须在光解后要将将纳米材料与水样分离的环节,也消除了二次污染的隐患,将纳米技术用于水污染的治理成本更低和实用。该发明具有制备工艺简单和容易操作的特点,从而降低除污成本和免除纳米材料对水造成的二次污染。
【附图说明】
图1本发明的纳米材料可见光降解装置进行可见光催化降解污水中的有机污染物示意图;
图2为本发明实施例2制备的氧化石墨/硫化镉复合材料的扫描图。
图中,1-纳米材料,2-可见光源,3-玻璃容器,4-有机污染物水样,5-可见光源玻璃管。
【具体实施方式】
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细阐述,但在本发明的描述中,需要理解的是,本发明所描述的实施例是示例性的,描述中所出现的具体参数仅是为了便于描述本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,本发明一种纳米材料可见光降解装置,包括:可见光源2和一端封闭的玻璃管5;所述的玻璃管5外壁设置有纳米材料涂层1;所述的可见光源2置于有纳米材料涂层1的玻璃管5内;所述的纳米材料涂层1为氧化石墨/硫化镉复合材料。可见光源2为5-15W灯炮。
本发明纳米材料可见光降解装置制备方法完整的步骤如下:
1)纳米材料的合成
1.1)将0.1克氧化石墨(10-500纳米)与亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔数1:(1-3):(1-3)的比例分别加到30-100毫升蒸馏水,搅拌10-30分钟后加热至100-110℃直到反应完成后,过滤,干燥得到纳米材料。
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状。
3)将纳米材料胶粘在可见光源玻璃管。
4)可见光光催化反应装置.将5-15W长型小灯炮置于有纳米材料涂层的玻璃管内,再将玻璃管置于水样玻璃容器内,反应装置就完成了。
5)使用装置时可在玻璃容器外设置更多可见光光源以提高光解效率。
本发明的降解机理为:制备的的氧化石墨/硫化镉复合材料,涂覆在玻璃管外壁,当可见光照射到氧化石墨/硫化镉复合材料时,硫化镉便在可见光照下产生自由电子。这些自由电子就启动有机污染物的氧化还原反应,从而导致污染物的降解。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明
实施例1
本发明纳米材料可见光降解装置制备方法完整的步骤如下:
1)纳米材料的合成
1.1)将0.1克氧化石墨(10纳米)与亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔数1:1:1的比例分别加到30毫升蒸馏水,搅拌10-30分钟后加热至100-110℃直到反应完成后,过滤,干燥得到纳米材料。
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状。
3)将纳米材料胶粘在可见光源玻璃管。
4)可见光光催化反应装置.将5W长型小灯炮置于有纳米材料涂层的玻璃管内,再将玻璃管置于水样玻璃容器内,反应装置就完成了。
5)使用装置时可在玻璃容器外设置2个5W可见光光源以提高光解效率。
实施例2
本发明纳米材料可见光降解装置制备方法完整的步骤如下:
1)纳米材料的合成
1.1)将0.1克氧化石墨(200纳米)与亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔数1:2:2的比例分别加到80毫升蒸馏水,搅拌10-30分钟后加热至100-110℃直到反应完成后,过滤,干燥得到纳米材料。
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状。
3)将纳米材料胶粘在可见光源玻璃管。
4)可见光光催化反应装置.将10W长型小灯炮置于有纳米材料涂层的玻璃管内,再将玻璃管置于水样玻璃容器内,反应装置就完成了。
5)使用装置时可在玻璃容器外设置3个5W可见光光源以提高光解效率。
图2为本发明实施例2制备的氧化石墨/硫化镉复合材料的扫描图。从图上可以看出氧化石墨/硫化镉复合材料的表面粗糙。
实施例3
本发明纳米材料可见光降解装置制备方法完整的步骤如下:
1)纳米材料的合成
1.1)将0.1克氧化石墨(500纳米)与亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔数1:3:3的比例分别加到100毫升蒸馏水,搅拌10-30分钟后加热至100-110℃直到反应完成后,过滤,干燥得到纳米材料。
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状。
3)将纳米材料胶粘在可见光源玻璃管。
4)可见光光催化反应装置.将15W长型小灯炮置于有纳米材料涂层的玻璃管内,再将玻璃管置于水样玻璃容器内,反应装置就完成了。
5)使用装置时可在玻璃容器外设置6个10W可见光光源以提高光解效率。
实施例4
本发明纳米材料可见光降解装置制备方法完整的步骤如下:
1)纳米材料的合成
1.1)将0.1克氧化石墨(200纳米)与亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔数1:2.5:2.5的比例分别加到60毫升蒸馏水,搅拌10-30分钟后加热至100-110℃直到反应完成后,过滤,干燥得到纳米材料。
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状。
3)将纳米材料胶粘在可见光源玻璃管。
4)可见光光催化反应装置.将15W长型小灯炮置于有纳米材料涂层的玻璃管内,再将玻璃管置于水样玻璃容器内,反应装置就完成了。
5)使用装置时可在玻璃容器外设置3个15W可见光光源以提高光解效率。
下面将本发明的纳米材料可见光降解装置进行污水处理验证。
解降方法包括以下步骤:
将可见光降解装置置于水样玻璃容器3内,涂有纳米材料涂层1的玻璃管5伸入有机污染物中,可见光源2通电进行有机污染物的可见光催化解降。辅助使用可见光降解装置时,在水样玻璃容器3外周设置多个可见光光源。
有机污染物为罗丹明B染料水溶液和其他含有有机污染物的溶液及加入过氧化氢的罗丹明B染料水溶液和其他含有有机污染物的溶液。
实验1
实验污水为没有加过氧化氢的水样,水样为催化光解前的250毫升,0.02克/升的罗丹明B染料,颜色蓝红色。通过可见光照射降解一段时间后,水样呈浅黄色。
实验2
添加过氧化氢后的水样,水样为催化光解前的250毫升,0.02克/升的罗丹明B染料加过氧化氢,颜色蓝红色。通过可见光照射降解一段时间后,水样呈透明无色。
通过降解实验,可以看出,本发明的降解方法可以有效的降解有机污染物,效果明显,降解后可以达到工业排放及生活排放的标准。
以上,仅为本发明的较佳实施例,并非仅限于本发明的实施范围,凡依本发明专利范围的内容所做的等效变化和修饰,都应为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种纳米材料可见光降解装置,其特征在于:包括:可见光源(2)和一端封闭的玻璃管(5);所述的玻璃管(5)外壁设置有纳米材料涂层(1);所述的可见光源(2)置于有纳米材料涂层(1)的玻璃管(5)内;所述的纳米材料涂层(1)为氧化石墨/硫化镉复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米材料可见光降解装置,其特征在于:所述的可见光源(2)为5-15W灯炮。
3.根据权利要求1所述的一种纳米材料可见光降解装置,其特征在于:所述的氧化石墨/硫化镉复合材料由摩尔比1:(1-3):(1-3)的氧化石墨、亚硫酸纳以及氯化镉制备而成。
4.一种权利要求1所述的纳米材料可见光降解装置的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)纳米材料的合成:
1.1)将氧化石墨、亚硫酸纳以及氯化镉以摩尔比1:(1-3):(1-3)的比例加到蒸馏水中,搅拌均匀后加热至100-110℃进行搅拌反应,反应完全后,抽滤、干燥得到合成的纳米材料;
1.2)将合成的纳米材料研磨成细粉状;
2)反应装置制作:
将纳米材料胶粘附在玻璃管(5)外壁;将可见光源(2)置于涂有纳米材料涂层(1)的玻璃管(5)的底部。
5.根据权利要求1所述的纳米材料可见光降解装置的制备方法,其特征在于:氧化石墨的粒径为10-500纳米。
6.一种采用权利要求1所述的纳米材料可见光降解装置的解降方法,其特征在于,包括以下步骤:
将可见光降解装置置于水样玻璃容器(3)内,涂有纳米材料涂层(1)的玻璃管(5)伸入有机污染物中,可见光源(2)通电进行有机污染物的可见光催化解降。
7.根据权利要求6所述的纳米材料可见光降解装置的解降方法,其特征在于,使用可见光降解装置时,在水样玻璃容器(3)外周设置多个可见光光源。
8.根据权利要求6所述的纳米材料可见光降解装置的解降方法,其特征在于,所述的有机污染物为罗丹明B染料水溶液。
9.根据权利要求7所述的纳米材料可见光降解装置的解降方法,其特征在于,所述的罗丹明B染料水溶液中加入过氧化氢。
10.根据权利要求6所述的纳米材料可见光降解装置的解降方法,其特征在于,所述的可见光源(2)通电时间为5-72小时。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |