CN109052548A - 一种紫外光催化处理染料废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于染料废水处理技术领域，一种紫外光催化处理染料废水的方法，将染料废水在快速搅拌的条件下混合均匀，加入二维层状材料MXene光催化剂，控制二维层状材料MXene光催化剂在体系中的质量百分比浓度为0.01％～5％，混合均匀；开启紫外光源，在搅拌的条件下均匀辐照反应10～200min。该方法工艺流程简单，制成的MXene材料具有良好的光催化性能，化学稳定性高，易于过滤分离，不会对废水产生二次污染，不需要引入其他如酸碱、氧化剂等，反应效率高，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明属于染料废水处理技术领域，涉及一种紫外光催化处理染料废水的方法，尤其涉及一种使用二维层状材料MXene光催化剂对染料废水进行紫外光催化降解的方法。
背景技术
随着社会的不断发展，印染业规模的不断扩大，但印染过程中会产生大量的色度深、难降解、成分复杂的印染废水，用普通的生物法无法进行处理，废水无法进行达标排放。紫外光催化技术拥有反应条件温和、操作简单、成本低等独特的优势，但在降解效率方面仍然需要进一步提高。
MXene是一种新型的二维过渡金属的碳化物或氮化物，已经在电化学、分离和催化剂领域得到了深入的研究。这类材料具有类似石墨烯的二维层状结构，不仅耐热性和化学稳定性优异，良好的半导体性能使其在光催化领域具有较大的应用价值。目前用MXene材料进行染料废水紫外催化降解还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速响应、成本低、降解效率高、稳定性好的降解废水中染料的紫外光催化方法和应用技术。本发明采用具有具有二维层状结构的MXene材料作为光催化剂，采用紫外光源进行辐照，在对染料废水进行机械搅拌的情况下对其进行深度降解。本发明有助于大大提高染料废水的降解效率，降低其处理成本，催化剂可重复使用，具有较高的实用价值。
本发明的技术方案：
一种紫外光催化处理染料废水的方法，步骤如下：
将染料废水在快速搅拌的条件下混合均匀，加入二维层状材料MXene光催化剂，控制二维层状材料MXene光催化剂在体系中的质量百分比浓度为0.01％～5％，混合均匀；开启紫外光源，在搅拌的条件下均匀辐照反应10～200min。
所述的二维层状材料MXene光催化剂是一类三元层状化合物的总称，通式为Mn+ 1AXn，其中M是过渡金属Ti、Sr、V、Cr、Ta、Nb、Zr、Mo中的一种或两种以上组合。
所述的二维层状材料MXene光催化剂的制备方法如下：
在50℃恒温水浴搅拌状态下，MAX相材料加入50wt％的HF酸，恒温水浴5h，控制MAX相材料在HF酸中的质量百分比浓度为10％；然后依次进行抽滤、洗涤、干燥，得二维层状材料MXene光催化剂。
所述的MAX相材料包括Ti3AlC2、Ti3SiC2、V3AlC2、Ti3SnC2、Ta3AlC2、Zr3AlC2、Mo2GaC、Cr2AlC和Nb2AlC。
本发明的有益效果：该方法工艺流程简单，制成的MXene材料具有良好的光催化性能，化学稳定性高，易于过滤分离，不会对废水产生二次污染，不需要引入其他如酸碱、氧化剂等，反应效率高，经济效益显著。
具体实施方式
以下结合技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
配置400mL浓度为0.05g/L的刚果红溶液，加入所制得的MXene材料0.46g置于紫外光照下，持续地进行搅拌。经过20min后用离心机在4500转/分钟的转速下对样品进行离心5分钟，取上清液再次离心5分钟，再取上清液测试其分解效率可得刚果红染料的分解率为90％。
实施例2
配置400mL浓度为0.05g/L的刚果红溶液，加入所制得的MXene材料0.46g置于紫外光照下，持续地进行搅拌。经过120min后用离心机在4500转/分钟的转速下对样品进行离心5分钟，取上清液再次离心5分钟，再取上清液测试其分解效率可得刚果红染料的分解率为94％。
实施例3
配置400mL浓度为0.05g/L的甲基橙溶液，加入所制得的MXene材料0.46g置于紫外光照下，持续地进行搅拌。经过100min后用离心机在4500转/分钟的转速下对样品进行离心5分钟，取上清液再次离心5分钟，再取上清液测试其分解效率可得甲基橙染料的分解率为93.7％。
Claims (4)
1.一种紫外光催化处理染料废水的方法，其特征在于，步骤如下：
将染料废水在快速搅拌的条件下混合均匀，加入二维层状材料MXene光催化剂，控制二维层状材料MXene光催化剂在体系中的质量百分比浓度为0.01％～5％，混合均匀；开启紫外光源，在搅拌的条件下均匀辐照反应10～200min。
2.根据权利要求1所述的紫外光催化处理染料废水的方法，其特征在于，所述的二维层状材料MXene光催化剂是一类三元层状化合物的总称，通式为Mn+1AXn，其中M是过渡金属Ti、Sr、V、Cr、Ta、Nb、Zr、Mo中的一种或两种以上组合。
3.根据权利要求1或2所述的紫外光催化处理染料废水的方法，其特征在于，所述的二维层状材料MXene光催化剂的制备方法如下：
在50℃恒温水浴搅拌状态下，MAX相材料加入50wt％的HF酸，恒温水浴5h，控制MAX相材料在HF酸中的质量百分比浓度为10％；然后依次进行抽滤、洗涤、干燥，得二维层状材料MXene光催化剂。
4.根据权利要求3所述的紫外光催化处理染料废水的方法，其特征在于，所述的MAX相材料包括Ti3AlC2、Ti3SiC2、V3AlC2、Ti3SnC2、Ta3AlC2、Zr3AlC2、Mo2GaC、Cr2AlC和Nb2AlC。
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