CN108246337B - 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 - Google Patents
一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108246337B CN108246337B CN201810112912.6A CN201810112912A CN108246337B CN 108246337 B CN108246337 B CN 108246337B CN 201810112912 A CN201810112912 A CN 201810112912A CN 108246337 B CN108246337 B CN 108246337B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photocatalytic
- wastewater
- electric furnace
- hexavalent chromium
- pellet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000008188 pellet Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000005065 mining Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000005067 remediation Methods 0.000 title description 3
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 241000705930 Broussonetia papyrifera Species 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 10
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 241000933832 Broussonetia Species 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 6
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 claims description 4
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 8
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000005447 environmental material Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/51—Spheres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/342—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electric, magnetic or electromagnetic fields, e.g. for magnetic separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法，该光催化小球以海藻酸钠为载体，均匀负载构树生物炭和g‑C3N4，制备的具体步骤是：水浴下溶解海藻酸钠，加入构树生物炭和g‑C3N4得到混合液，使用注射器将所述混合液滴入到CaCl2溶液中，得到大小均匀的小球。该光催化小球材料易得、资源循环利用、无毒无害、利于回收。该材料能够较高效还原废水中的六价铬。本发明可用于矿区重金属废水的处理。
Description
技术领域
本发明是一种环境新材料，具体涉及一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法。
背景技术
铬矿渣含有大量的水溶性六价铬，能被地表水、雨水慢慢溶解，铬渣中的六价铬经雨淋溶于水中，渗入地下污染环境和水源,对农田、人类、农畜有很大的危害。就以对人体危害来说，六价铬是致癌物质,易导致肺癌。六价铬能夺取血中的氧，致使红细胞失去携氧机能，造成内窒息；就六价铬对植物生长影响来说，六价铬是可溶性的,易被植物吸收，因此六价铬能够影响植物生长和产量。现在处理水体中铬污染时，是将六价铬还原为三价铬再去除。六价铬还原为三价铬的主要方法有吸附法、化学还原法和光催化法等，光催化法具有操作简单，二次污染小等特点，已在还原六价铬的问题上有成熟应用案例。所以我们要选用一种合适的材料来光催化还原六价铬。经过实验，g-C3N4有良好的光催化还原效果。
g-C3N4的独特结构赋予其良好的光催化性能，在光催化领域有很大的研究价值。目前在光催化领域，g-C3N4主要用于催化污染物分解、有机合成及氧化还原等。光照下，g-C3N4价带电子激发至导带形成电子–空穴对,电子与氧气分子结合，并进一步与水分子反应，此过程中产生的电子可以还原六价铬。六价铬的还原产物三价铬在环境中也会产生污染，因此在光催化过程完成后需要将其从溶液中有效去除。
构树是落叶乔木，强阳性树种，适应性特强，抗逆性强，在矿区构树的生长情况较好而且数量较多，利用凋零构树叶做生物炭，可以资源循环利用，利用采摘的构树叶，可以使其更多的富集重金属，这种生物炭具有和活性炭相似的孔隙结构和表面化学性质，同样具有吸附还原性能以及降低生物有效性作用，当所述生物炭作为吸附剂应用到重金属处理领域，就可以很好的对三价铬进行去除。
此发明将海藻酸钠作为g-C3N4和锰矿区构树生物炭的载体，制作一种光催化小球，可以同时利用g-C3N4的光催化还原性能和锰矿区的构树所制成的生物炭的去除三价铬的性质，并且易于回收，重复利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：开发一种简单易得易分离的可用于光催化还原矿区废水中的六价铬离子的光催化小球；以及一种操作简单可大量制备的光催化小球的制备方法；还提供一种上述小球应用于光催化还原矿区废水中六价铬离子的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种光催化小球，其特征在于，所述光催化小球包括海藻酸盐凝胶，所述凝胶上均匀负载对六价铬有可见光催化还原能力的g-C3N4和对三价铬有吸附能力的锰矿区构树生物炭。
作为一个总的技术构思，本发明提供一种用于矿山废水修复的光催化小球的制备方法，是将g-C3N4和构树生物炭负载在海藻酸盐凝胶中，制备的光催化剂易于固液分离和再利用，具体步骤如下：
(1)称量5～100g三聚氰胺于坩埚中，用蒸馏水和无水乙醇先后浸过药品，静置，弃去上清液，先不盖坩埚盖，置于马弗炉中，在20～100℃的温度下加热，待无水乙醇挥发完后，盖上盖子，在300～700℃的温度下煅烧1～10小时，将煅烧后的产品研磨成粉末状，过筛则制得g-C3N4；
(2)将构树叶洗净晒干，打磨成粉末，将所述粉末放置于刚玉舟中，然后将刚玉舟放入管式电炉的石英管中，管式电炉的两端密封并连接管道，一端与氮气罐连接，通入氮气，另一端收集和处理废气，管式电炉充入氮气排出空气，使热解过程处于缺氧或无氧条件；设置加热程序，使电炉按照5～10℃/min的升温速率，加热到目标温度200～1000℃，并保持1～5小时，热解过程结束后，电炉自然冷却至室温，取出即制得构树生物炭；
(3)将1～10g海藻酸钠在水浴加热的条件下溶于100～1000mL超纯水中，将1～30g步骤(1)所述的g-C3N4和2～60g步骤(2)所述的构树生物炭加入上述溶液中，搅拌均匀制得混合液，用注射器吸取所述混合液，将其滴加到质量浓度为1～10％的CaCl2溶液中，反应1～10小时，得到大小均匀的光催化小球。
本发明还提供一种上述的光催化小球应用于光催化还原矿区废水中六价铬离子的方法，包括以下步骤：将步骤(3)所得的光催化小球添加到体积为100～200mL的质量浓度为10～100mg/L的六价铬废水中，每100mL废水中的添加量以光催化小球湿重量计为1～10g，用盐酸调节pH值为2～6，加可见光照，加入磁力转子，磁力搅拌下反应4～10小时，用紫外分光光度法测定废水中六价铬的剩余量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的光催化小球，所用的构树生长量大，构树叶易得，三聚氰胺也是常用的化工药品，价格低廉，使用落叶和修剪后的树叶经济节约，无毒无害；
2、本发明的光催化小球在进行处理后回收分离方法简单，能够重复利用；
3、本发明的光催化小球制作方法简单，不需要大型机械设备以及人力物力，可大批量生产。
附图说明
图1是本发明实施例1的光催化小球的数码照片；
图2是本发明实施例1的光催化小球的扫描电镜图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
(1)称量20g三聚氰胺于坩埚中，用蒸馏水和无水乙醇先后浸过药品，静置，弃去上清液，先不盖坩埚盖，置于马弗炉中，在80℃的温度下加热，待无水乙醇挥发完后，盖上盖子，在600℃的温度下煅烧4小时，将煅烧后的产品研磨成粉末状，过筛则制得g-C3N4；
(2)将构树叶洗净晒干，打磨成粉末，将所述粉末放置于刚玉舟中，然后将刚玉舟放入管式电炉的石英管中，管式电炉的两端密封并连接管道，一端与氮气罐连接，通入氮气，另一端收集和处理废气，管式电炉充入氮气排出空气，使热解过程处于缺氧和无氧条件；设置加热程序，使电炉按照7℃/min的升温速率，加热到目标温度500℃，并保持2小时，热解过程结束后，电炉自然冷却至室温，取出即制得构树生物炭；
(3)将1.5g海藻酸钠在水浴加热的条件下溶于100mL超纯水中，将1g步骤(1)所述的g-C3N4和2g步骤(2)所述的构树生物炭加入上述溶液中，搅拌均匀制得混合液，用注射器吸取所述混合液，将其滴加到质量浓度为4％的CaCl2溶液中，反应4小时，得到大小均匀的光催化小球；
上述制得的光催化小球的数码相片如图1所示，其外观呈灰色，小球的粒径均匀，直径约为3mm；扫描电镜照片如图2所示，可看出g-C3N4大量分布在光催化小球上。
实施例2：
本发明的光催化小球用于光还原矿山废水中的六价铬离子，包括以下步骤：
将实施例1制得的光催化小球添加到体积为100mL的质量浓度为50mg/L的六价铬废水中，每100mL废水中的添加量以光催化小球湿重量计为4g，用盐酸调节pH值为2，加可见光照，加入磁力转子，磁力搅拌下反应4小时，在经过0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4小时时分别取样，用紫外分光光度法测定废水中六价铬的剩余量。计算六价铬的去除率如表1所示。
表1：不同接触时间下六价铬的去除率
| 时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 |
| 去除率(％) | 37.3 | 55.2 | 64.4 | 73.1 | 80.9 | 87.7 | 93.1 | 97.6 |
由表1可知，随着光催化小球与六价铬废水接触时间的增加，六价铬离子的去除率增大。
实施例3：
本发明的光催化小球用于光还原矿山废水中的六价铬离子，包括以下步骤：
将实施例1制得的光催化小球分别添加到两份体积为100mL初始浓度为50mg/L的六价铬废水中，该废水中还分别含有0.01mol/L的NaNO3、Na2SO4，每100mL废水中的添加量以光催化小球湿重量计为4g，用盐酸调节废水的pH值为2，加可见光照，加入磁力转子，磁力搅拌下反应4小时，用紫外分光光度法测定废水中六价铬的剩余量。计算六价铬的去除率如表2所示。
表2：其他离子对六价铬去除率的影响
| 其他离子 | 无 | NaNO<sub>3</sub> | Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> |
| 去除率 | 97.6 | 98.5 | 100 |
由表2可知，添加NaNO3、Na2SO4背景离子可提高六价铬离子的去除率，且添加Na2SO4处理后溶液中剩余的六价铬离子的量非常小以至于不能被检测。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种光催化小球应用于光还原废水中六价铬离子的方法，所述方法包括以下步骤：将光催化小球添加到体积为100～200mL的质量浓度为10～100mg/L的六价铬废水中，每100mL废水中的添加量以光催化小球湿重量计为1～10g，用盐酸调节pH值为2～6，加可见光照，加入磁力转子，磁力搅拌下反应4～10小时，用紫外分光光度法测定废水中六价铬的剩余量；
所述光催化小球以海藻酸盐为载体，载体上均匀负载对六价铬有可见光催化还原能力的g-C3N4和对三价铬有吸附能力的锰矿区构树生物炭；
所述光催化小球的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量5～100g三聚氰胺于坩埚中，用蒸馏水和无水乙醇先后浸过药品，静置，弃去上清液，先不盖坩埚盖，置于马弗炉中，在20～100℃的温度下加热，待无水乙醇挥发完后，盖上盖子，在300～700℃的温度下煅烧1～10小时，将煅烧后的产品研磨成粉末状，过筛则制得g-C3N4；
(2)将构树叶洗净晒干，打磨成粉末，将所述粉末放置于刚玉舟中，然后将刚玉舟放入管式电炉的石英管中，管式电炉的两端密封并连接管道，一端与氮气罐连接，通入氮气，另一端收集和处理废气，管式电炉充入氮气排出空气，使热解过程处于缺氧或无氧条件；设置加热程序，使电炉按照5～10℃/min的升温速率，加热到目标温度200～1000℃，并保持1～5小时，热解过程结束后，电炉自然冷却至室温，取出即制得构树生物炭；
(3)将1～10g海藻酸钠在水浴加热的条件下溶于100～1000mL超纯水中，将1～30g步骤(1)所述的g-C3N4和2～60g步骤(2)所述的构树生物炭加入上述溶液中，搅拌均匀制得混合液，用注射器吸取所述混合液，将其滴加到质量浓度为1～10％的CaCl2溶液中，反应1～10小时，得到大小均匀的光催化小球。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810112912.6A CN108246337B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810112912.6A CN108246337B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108246337A CN108246337A (zh) | 2018-07-06 |
| CN108246337B true CN108246337B (zh) | 2021-04-09 |
Family
ID=62744400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810112912.6A Active CN108246337B (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108246337B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109647352A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-19 | 中南林业科技大学 | 一种废水处理材料、制备方法和应用 |
| CN109759132A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-17 | 吉林建筑大学 | 复合光催化凝胶球的制备方法和复合光催化凝胶球 |
| CN110252397A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-09-20 | 中南林业科技大学 | 一种生物炭基复合材料及其制备方法和应用 |
| CN110400939A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-01 | 四川轻化工大学 | 一种生物质掺氮多孔碳氧还原催化剂的制备方法 |
| CN111955477A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-20 | 黑龙江工程学院 | 一种光敏材料的制备方法及应用 |
| WO2022252175A1 (zh) * | 2021-06-03 | 2022-12-08 | 大连理工大学 | 一种纳米CeZnO x掺杂多孔氮化碳水凝胶粒子的制备方法及应用 |
| CN113385209B (zh) * | 2021-06-03 | 2022-05-17 | 大连理工大学 | 一种纳米CeZnOx掺杂多孔氮化碳水凝胶粒子的制备方法及应用 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103170373A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-06-26 | 湖南大学 | 一种光催化复合凝胶小球及其制备方法与应用 |
| CN104030429A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-10 | 同济大学 | 一种工业废水深度处理的催化臭氧氧化方法 |
| CN104588061A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-05-06 | 华中科技大学 | 基于g-氮化碳复合的二氧化钛光触媒活性炭的制备方法 |
| CN104772043A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-15 | 天津大学 | 海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜及制备和应用 |
| CN105948038A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-21 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种活性炭微球及其制备方法 |
| CN106076305A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-09 | 石河子大学 | 一种毫米级球形催化剂及其制备方法及其在烟气脱硝中的应用 |
| CN106145379A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-23 | 湖南大学 | 光催化生物吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN106179444A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 陶雪芬 | 一种活性炭负载碳掺杂石墨相氮化碳的制备方法 |
| CN106423272A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 中南林业科技大学 | 一种负载型二氧化钛/氧化石墨烯小球及其制备方法与应用 |
| CN107051569A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-08-18 | 山东科技大学 | 一种负载型球形活性炭光催化剂的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170006045A (ko) * | 2015-07-07 | 2017-01-17 | 한국과학기술연구원 | 흡착제 및 유기오염물질 분해미생물이 담지된 비드 및 그 제조방법 |
-
2018
- 2018-02-05 CN CN201810112912.6A patent/CN108246337B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103170373A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-06-26 | 湖南大学 | 一种光催化复合凝胶小球及其制备方法与应用 |
| CN104030429A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-10 | 同济大学 | 一种工业废水深度处理的催化臭氧氧化方法 |
| CN104588061A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-05-06 | 华中科技大学 | 基于g-氮化碳复合的二氧化钛光触媒活性炭的制备方法 |
| CN104772043A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-15 | 天津大学 | 海藻酸钠-石墨相氮化碳纳米片杂化复合膜及制备和应用 |
| CN105948038A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-21 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种活性炭微球及其制备方法 |
| CN106076305A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-09 | 石河子大学 | 一种毫米级球形催化剂及其制备方法及其在烟气脱硝中的应用 |
| CN106145379A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-23 | 湖南大学 | 光催化生物吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN106179444A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 陶雪芬 | 一种活性炭负载碳掺杂石墨相氮化碳的制备方法 |
| CN106423272A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 中南林业科技大学 | 一种负载型二氧化钛/氧化石墨烯小球及其制备方法与应用 |
| CN107051569A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-08-18 | 山东科技大学 | 一种负载型球形活性炭光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 9种树叶生物炭作为染料敏化太阳电池对电极的光电性能;徐顺建;《化工学报》;20161130;第67卷(第11期);第4851-4857页 * |
| Fabrication of g-C3N4 and a promising charcoal property towards enhanced chromium(VI) reduction and wastewater treatment under visible light;Lamkhao, S et al.;《CHEMOSPHERE》;20171106;第193卷;第237-243页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108246337A (zh) | 2018-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108246337B (zh) | 一种用于矿区废水修复的光催化小球及其制备方法 | |
| CN112657465B (zh) | 磁性生物炭的制备方法和处理尾矿废水的方法 | |
| CN108311117B (zh) | 一种用于重金属废水处理的磁性生物炭材料及其制备方法 | |
| CN108905999B (zh) | 一种新型生物炭复合凝胶及其制备方法和用途 | |
| CN108315016A (zh) | 一种用于重金属修复的多孔磁性腐植酸/生物炭颗粒及其制备方法 | |
| CN106423051A (zh) | 一种磁性活化水热生物炭微球的制备方法与应用 | |
| CN111530414A (zh) | 一种球磨生物炭载硫化纳米零价铁复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110813239A (zh) | 一种生物炭负载镧掺杂铁氧化物的制备方法 | |
| CN110787771A (zh) | 一种改性蓝藻生物炭及其制备方法及应用 | |
| CN112194236A (zh) | 一种利用生物炭-氧化铜复合材料活化过一硫酸盐处理含盐难降解废水的方法 | |
| CN105478121B (zh) | 一种三氧化二铁改性的二氧化钛高效可见光催化剂的制备方法 | |
| CN111871374A (zh) | 一种磁性生物炭的制备方法及其应用 | |
| CN109012565A (zh) | 一种掺氮的磁性碳材料吸附去除废水中重金属离子的方法 | |
| CN109179554A (zh) | 利用二氧化锰负载生物炭材料去除水体中强力霉素的方法 | |
| CN113351237B (zh) | 一种漂浮型光催化材料、制备方法及其降解抗生素废水的处理装置 | |
| CN112707465A (zh) | 一种用于稀土矿区酸性废水处理的复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110652964A (zh) | 一种磁性铁基生物炭复合材料、制备方法及应用 | |
| CN109110863A (zh) | 利用化学活化/微波消解活化生物炭材料去除水体中强力霉素的方法 | |
| CN112619600A (zh) | 一种利用植物废弃物制备改性生物炭的方法及应用 | |
| CN107519940B (zh) | 一种用于脱除黄磷尾气中砷和汞的催化剂及其制备方法 | |
| CN108927172B (zh) | 一种负载金纳米粒子的磁性生物质碳材料的制备及其应用 | |
| CN109967087B (zh) | 一种固载化非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108772038B (zh) | 一种脱除水中铅离子的吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN112774625A (zh) | 氧化锆掺杂磁性高表面活性炭复合材料、制备方法及应用 | |
| CN113213578B (zh) | 一种处理尾矿库废水中丁基黄药的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231008 Address after: Room 1013, 10th Floor, Unit 1, East Cluster, New City New World Phase III, No. 139 Laodong East Road, Guitang Street, Yuhua District, Changsha City, Hunan Province, 410082 Patentee after: Hunan Zhongda Zhijie Technology Co.,Ltd. Address before: School of environmental science and engineering, Central South University of forestry and technology, 498 Shaoshan South Road, Changsha, Hunan 410000 Patentee before: CENTRAL SOUTH University OF FORESTRY AND TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right |