CN107935100A - 一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法，采用铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂，可见光下催化降解亚甲基蓝溶液的降解率为90~100%，所述催化剂粉末经过两次循环利用，对亚甲基蓝溶液的降解率为80~95%。其方法包括以下步骤：1）铌酸盐微纳米线粉末的制备，将铌酸盐微纳米线材料球磨制成粉末，烘干；2）可见光下降解亚甲基蓝溶液，将铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂放入亚甲基蓝溶液中降解亚甲基蓝溶液。二次循环利用降解亚甲基蓝溶液时，在步骤2）之后再进行步骤3）铌酸盐微纳米线粉末催化剂的回收和步骤4）二次循环利用降解亚甲基蓝溶液。本发明方法降解时间短，降解率接近100%，具有较高的稳定性，可以循环重复利用。

Description

一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法。

背景技术

我国是生产染料的大国，染料产量位居世界第一，目前染料工业废水排放量已达1.57亿吨/年。根据1998年环境公报的数据，目前我国工业废水治理率约为87.4%。而作为环境污染物的染料种类多、结构复杂，全世界使用的合成染料达3万多种。亚甲基蓝作为一种常见的染料，是一种芳香杂环化合物。该类染料在其生产、使用过程中产生大量废水。染料废水中残存的染料组分即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率降低，导致水体生态系统的破坏。一些去除染料污染物常用的物理方法，如活性炭吸附、超滤、反渗透、化学絮凝、离子交换等等，都没有对染料分子进行降解，它们只是一种对污染物的富集过程，因此还会产生二次污染，结果仍需要耗费大量资金进一步再生吸附剂和固体废物进行后续处理。用传统方法处理染料废水效果不尽理想，有时处理过程中甚至形成苯、苯胺等“三致”物质。因此，必须探索一种能使染料化合物完全分解的新方法。此外，为了满足深度染色的要求，传统的生物处理方法也难以对高浓度的染料废水进行脱色和降解。

如今，人与自然和谐相处被提上了提倡议程。在经济飞速发展的同时许多国家都面临着不同程度的环境问题，水污染是人们不得不重视的一个挑战。工业废水是水污染的一大污染源，亚甲基蓝是一种广泛使用的有机染料，它比较难降解，又有毒性，对环境的破坏比较大，所以降解亚甲基蓝成为刻不容缓的问题。

目前，大部分情况下工业降解亚甲基蓝均采用紫外光降解方法，成本较高，紫外光对人体皮肤等也有较大的伤害。采用本发明方法可以实现在可见光下降解亚甲基蓝，成本大大降低，同时降解效率高，环保安全。铌酸盐是一种无机半导体材料，它的独特的能带结构展现出了一些很有价值的性能，在催化领域也具有较好的效果。本发明是通过低成本的固相法合成铌酸盐微纳米线，具体制备方法参见[江民红，严亚飞，郝崇琰，李林，饶光辉，成钢，顾正飞，刘心宇，一种碱金属铌酸盐微纳米线材料及其制备方法，中国专利申请号：2016111811339]。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法。

通过将铌酸盐微纳米线球磨制成粉末作为催化剂，实现有效提高工业上降解亚甲基蓝废水的效率，降解彻底，降低成本，环保安全，可以循环重复利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法，采用铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂，可见光下催化降解亚甲基蓝溶液的降解率为90~100%，所述催化剂粉末经过两次循环利用，对亚甲基蓝溶液的降解率为80~95%。

一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法，包括以下步骤：

步骤1）铌酸盐微纳米线粉末的制备，将制备好的铌酸盐微纳米线材料球磨2~24 h，制成粉末，再烘干，得到铌酸盐微纳米线粉末；

步骤2）可见光下降解亚甲基蓝溶液，以满足在每100 ml、浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液中放入0.1 g铌酸盐微纳米线粉末的关系，将铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂放入亚甲基蓝溶液中，然后将溶液置于黑暗处搅拌0.5~1 h达到吸附脱附平衡，再将其放于300 W、过滤掉紫外光的氙灯下进行光催化0.5-3 h降解亚甲基蓝溶液，其中，每隔0.5 h取一次样品进行降解率测试；

步骤3）铌酸盐微纳米线粉末催化剂的回收，将步骤2）第一次催化结束后溶液中的催化剂取出，用蒸馏水过滤、洗净；

步骤4）二次循环利用降解亚甲基蓝溶液，将步骤3）回收的铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂，按照所述步骤1）和2）进行相同操作。

经检测，第一次催化降解率测试结果为，在可见光下对亚甲基蓝溶液催化降解0.5~2 h，降解率为4.8~100%；二次循环利用降解率测试时，在可见光下对亚甲基蓝溶液催化降解0.5~2 h，降解率为8.1~88%。

本发明相对于现有技术，具有以下优点：

1、经固相工艺合成铌酸盐微纳米线，球磨制成粉末，可见光下催化降解，工艺简单，使用方便，成本低；

2、在较短的时间内实现对亚甲基蓝溶液的降解，降解率接近100%，可有效提高工业上降解亚甲基蓝废水的效率，降解彻底；

3、具有较高的稳定性，环保安全，可以循环重复利用等优点。

附图说明：

图1为实施例1材料催化效果对比图；

图2为实施例1中光催化后溶液的降解率图；

图3为实施例2中二次催化后的效果对比图；

图4为实施例2中二次光催化后溶液的降解率图。

具体实施方式

本发明通过实施例，结合说明书附图对本发明内容作进一步详细说明，但不是对本发明的限定。

实施例：

本发明一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法，采用铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂, 在可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法如下：

步骤1）铌酸盐微纳米线粉末的制备，将制备好的铌酸盐微纳米线材料置于球磨罐中，以无水乙醇和氧化锆球为介质球磨2 h以上，制成粉末，再烘干，得到铌酸盐微纳米线粉末；

步骤2）可见光下降解亚甲基蓝溶液，将0.1 g铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂放入100ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中，然后将溶液置于黑暗处搅拌0.5 h达到吸附脱附平衡，再将其放于300 W、滤掉紫外光后的氙灯下进行光催化2 h降解亚甲基蓝溶液，其中，每隔0.5 h取一次样品；

第一次催化降解率测试方法：将步骤2）取出的样品分别进行降解率测试。

测试结果如图1和图2所示，其中，图1和图2中，1号样品为原溶液，2号样品为暗反应0.5 h后的对比溶液，3-6号样品分别是在可见光下每隔0.5 h取一次样的样品溶液。暗反应0.5 h和可见光下经0.5、1、1.5和2 h后甲基蓝溶液的降解率分别为4.8%、35%、61.1%、89%和98%。

铌酸盐微纳米线粉末二次循环利用降解亚甲基蓝溶液的方法，在上述步骤2）之后，再进行如下步骤：

步骤3）铌酸盐微纳米线粉末催化剂的回收，将步骤2）第一次催化结束后溶液中的催化剂取出，用蒸馏水过滤、洗净；

步骤4）二次循环利用降解亚甲基蓝溶液，将步骤3）回收的铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂，按照上述步骤1）和2）进行相同操作。

二次循环利用降解率测试方法：将步骤4）取出的样品分别进行降解率测试。

测试结果如图3和图4所示，其中，图3和图4中，1号样品为原溶液，2号样品为暗反应0.5 h后的对比溶液，3-6号样品分别是在可见光下每隔0.5 h取一次样的样品溶液。再次进行可见光下降解亚甲基蓝溶液的降解率测试。测试结果为暗反应0.5 h和可见光下经0.5、1、1.5和2 h后甲基蓝溶液的降解率分别为8.1%、29.4%、48.6%、68.4%和88.0%。

Claims (8)

1.一种可见光下降解亚甲基蓝溶液的方法，其特征在于：采用铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂，可见光下催化降解亚甲基蓝溶液的降解率为90~100%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂粉末经过两次循环利用，对亚甲基蓝溶液的降解率为80~95%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）铌酸盐微纳米线粉末的制备，将制备好的铌酸盐微纳米线材料球磨一定时间，制成粉末，再烘干，得到铌酸盐微纳米线粉末；

步骤2）可见光下降解亚甲基蓝溶液，以满足一定比例关系，将铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂放入亚甲基蓝溶液中，然后在一定条件下降解亚甲基蓝溶液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤1）球磨的时间为2~24 h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2）的比例关系为，在每100 ml、浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液中放入0.1 g铌酸盐微纳米线粉末。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2）的降解条件为将溶液置于黑暗处搅拌0.5~1 h达到吸附脱附平衡，再将其放于300 W的氙灯下进行光催化0.5-3 h，其中，每隔0.5 h取一次样品。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述氙灯进行光催化时过滤掉紫外光。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述铌酸盐微纳米线粉末二次循环利用降解亚甲基蓝溶液时，在所述步骤2）之后，再进行如下步骤：

步骤3）铌酸盐微纳米线粉末催化剂的回收，将步骤2）第一次催化结束后溶液中的催化剂取出，用蒸馏水过滤、洗净；

步骤4）二次循环利用降解亚甲基蓝溶液，将步骤3）回收的铌酸盐微纳米线粉末作为催化剂，按照所述步骤1）和2）进行相同操作。