CN110038640A - 一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备及应用，该复合催化材料是以高分子聚合物作为载体，包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒。本发明的复合催化材料性能优异、机械强度高、比表面积大、孔隙结构丰富、亲水性能强，基于其构建的一体化甲酸耦合催化反应器可高效还原重金属六价铬污染物。
Description
技术领域
本发明涉及无机催化剂制备技术领域，具体涉及一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备及应用。
背景技术
随着电镀、颜料、皮革生产、化工和车辆等行业的迅猛发展，产生大量的铬渣、制革污水以及电镀废水等重金属污染物。其中六价铬毒性极大，致癌、致畸、致突变作用明显，严重影响人类健康和生态环境安全。因此如何有效解决六价铬污染问题已然成为当前研究热点。
当前，水体中六价铬的处理技术主要包括物理吸附法、生物膜分离法以及化学法。而化学法中主要包括电化学法、光催化还原法以及化学还原法。其中化学还原法因其工艺简单、反应迅速、效果明显而受到广泛关注。在化学还原法中，利用贵金属基复合催化剂催化还原六价铬是最为常见的方法之一。但因其价格昂贵、重复利用性差、易失活等致命缺点限制其大规模生产应用。因此采用成本低廉的非贵金属基纳米复合催化剂取而代之成为当下热点。目前非贵金属基纳米复合催化剂耦合甲酸催化还原六价铬性能优异、重复利用性高、绿色高效、成本低廉，在六价铬污染物治理领域极具前景。
纳米尺寸过渡金属硫化钼是一种典型的层状结构非贵金属基催化剂，其高的比表面积和表面活性以及独特的电子结构使其具有类似于贵金属的催化活性。其中过渡金属掺杂可以有效提高硫化钼表面活性。硫化钼独特的纳米结构、电子特性及物化性能使其具有优异的催化活性。但是复合材料金属纳米颗粒易聚集、流失、毒化失活、难以回收以及对水体造成的二次污染等问题严重制约了催化剂的进一步应用。为了克服上述缺陷，可将过渡金属硫化钼沉积包覆于载体中。因此如何选取载体显得尤为重要。
高分子聚合物载体具有化学稳定高性、耐酸碱、耐高温、结构稳定、柔性好且粘附力小等特性，被认为是最优异包覆材料之一。其大的比表面积、高的孔隙率、较高的通量、表面亲水性、高污染恢复率以及高截留率使其在重金属处理中具有广泛前景。此外，过渡金属硫化钼可作为成孔剂促进高分子聚合物载体形成多孔结构，增强高分子聚合物载体亲水性。反之，高分子聚合物载体大的比表面积促使过渡金属硫化钼均匀分散在载体表面，过渡金属硫化钼将会有更多的活性位点，生成物更容易脱离避免活性位点堵塞，提高反应效率。再者，高分子聚合载体为粉体催化剂提供良好着陆点，解决粉体催化剂不易回收、聚集、失活、离子浸出等技术问题。
专利CN108786855A公开一种介孔二硫化钼可见光催化剂材料的制备方法及其在降解抗生素废水领域中的应用，特别是在高浓度盐酸四环素和磺胺二甲基嘧啶抗生素中的应用。该专利合成的硫化钼性能较差、分散度低，难以快速降解难降解污染物，且无载体包覆形貌不可控，离子浸出大。专利CN108023080A公开了一种过渡金属掺杂二硫化钼材料的制备方法及其所得材料和应用，该专利通过在乙醇中加入钼源、硫源及过渡金属盐混合搅拌后进行高温煅烧得到过渡金属掺杂二硫化钼材料，但该方法所得粉体催化剂存在易失活、团聚、产生相当的离子浸出、不易回收等技术缺点。专利CN108993443A公开了一种氯化银@聚醚砜复合材料的制备方法，是将氯化钠和硝酸银混合后抽滤干燥，然后与聚醚砜溶解在极性溶剂中刮成材料。该方法不仅流程复杂、合成时间长，且离子浸出大，造成水体二次污染，聚合物稳定性差，循环再生性不足。专利CN107469646A将Ag3PO4/TiO2复合光催化剂应用于聚偏氟乙烯的共混改性，制备一种新型Ag3PO4/TiO2-聚偏氟乙烯改性复合材料。该方法所得聚偏氟乙烯机械强度高、抗污性好等优点，但同时存在原料价格昂贵、合成时间长，耗能高，工艺复杂、操作不可控，不利于大规模生产。
综上所述，这些已经报道的制备方法通常存在产物催化活性差、分散程度低、原料昂贵、工艺繁琐、形貌不可控、无循环再生性、制作成本能耗高、稳定性不强、金属离子容易失活，且有相当大的离子浸出等缺陷，限制其大规模应用。因此，一种成本低廉、操作简单、性能优异的催化材料的制备亟待发掘。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备及应用，所要解决的技术问题是：选择合适的载体材料，解决载体制备过程繁琐、合成时间长、实验条件苛刻、不能规模化生产以及粉体催化剂易团聚、流失失活毒化、不易回收、对水体造成二次污染的问题，以及如何提高催化剂的催化活性的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备方法，其是按如下步骤进行：
(1)过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒的制备：
将四水合钼酸铵和过渡金属盐置于去离子水中，搅拌2～4h，之后加入硫源继续搅拌1～3h，所得混合溶液在100～200℃下水热反应10～20h；所得产物经干燥、充分研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中匀速升温至600～700℃，恒温反应1～3h；反应结束后冷却至室温，获得过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒；
(2)高分子聚合物载体的包覆：
将步骤(1)所得过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒与高分子聚合物、分散剂加入极性溶剂中，在40～60℃条件下持续搅拌8～12h，然后静置脱泡，所得液体产物通过相转化法固化，即获得目标产物高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料。
进一步地，步骤(1)中四水合钼酸铵、过渡金属盐、硫源、去离子水的用量比为12.4～23.4mmol：0.16～0.24mol：200～300mmol：1～1.5L。
进一步地，步骤(2)中，过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒、高分子聚合物、分散剂、极性溶剂的用量比为4～6g：5～10g：4～6g：40～60mL。
进一步地，步骤(1)中，所述过渡金属盐为过渡金属Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn的可溶性盐中的一种，所述硫源为硫脲、硫磺和四硫代钼酸铵中的至少一种。
进一步地，步骤(2)中，所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种，所述极性溶剂为甲基二吡咯烷酮、氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺和氮氮二乙基甲酰胺中的至少一种。
本发明通过上述制备方法所获得的高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，为多孔结构，孔的方向为沿着复合膜的厚度方向，平均孔径为2～600nm。
利用本发明的所述高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料降解重金属六价铬的方法为：构建降解反应装置，包括六价铬污水储存罐、甲酸储存罐、甲酸耦合催化反应器、氢氧化钠沉淀池、过滤器和上清液储存罐；
在所述甲酸耦合催化反应器的底部设置有污水进口，所述六价铬污水储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至所述污水进口；
在所述甲酸耦合催化反应器的顶部设有甲酸进口，所述甲酸储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至所述甲酸进口；
在所述甲酸耦合催化反应器内固定有若干所述高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料；
在所述甲酸耦合催化反应器的顶部还设有反应后出水口；所述反应后出水口经出水泵引入所述氢氧化钠沉淀池；
在所述氢氧化钠沉淀池的底部设有氢氧化铬沉淀排出口；所述氢氧化钠沉淀池的出水口通过出水泵引入所述上清液储存罐，且在所述出水口处设置有过滤装置；
在所述甲酸耦合催化反应器内还连接有鼓风机；
利用所述的降解反应装置降解重金属六价铬的方法为：
将待处理六价铬污水装入六价铬污水储存罐、将甲酸装入甲酸储存罐，通过相应进水泵将待处理六价铬污水和甲酸引入甲酸耦合催化反应器中，并通过相应节流阀调节流量；六价铬污水自下而上缓慢流动经过所述复合催化材料，与甲酸耦合进行催化还原六价铬反应，六价铬转化为三价铬，并通过鼓风机鼓风以提高反应速率；反应后液体经出水泵引入所述氢氧化钠沉淀池，生成氢氧化铬沉淀，剩余上清液经过滤装置去除杂质后流入上清液储存罐。
进一步地：在所述甲酸耦合催化反应器内，甲酸与六价铬的质量比为2～4:1；氢氧化钠沉淀池内氢氧化钠的摩尔浓度与待处理六价铬污水中铬的摩尔浓度的比为1～6:1。
进一步地，可设置固定结构，如卡槽，将若干复合催化材料间隔设置在甲酸耦合催化反应器内，形成催化组件，相邻复合催化材料的间隔为0.5～1cm。固定时使复合催化材料的厚度方向与污水流动方向相垂直，即污水流动方向为自下而上，复合催化膜材料也沿竖向固定，使其与水流方向错开。更进一步地，还可采用支撑杆对催化组件进行支持，以便于对催化组件进行定期清洗(使用去离子水进行冲洗，即可实现复合催化膜材料的再生)和及时破损更换，防止载体多孔孔道堵塞以及载体沉积物造成水体二次污染等问题。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明通过简单的一锅溶剂热法合成3d过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒，所用原料价格低廉，所得材料具有析氢能力强、稳定性强、分散度高、性能优异、形态可控等优点，可与甲酸高效耦合产生大量氢原子；且本发明的方法避免了传统过渡金属掺杂硫化钼纳米材料合成时间长、工艺繁琐、不能大规模生产等问题。此外，本发明通过过渡金属掺杂协同硫化钼，可以加速质子转移，增加催化剂表面催化活性位点。
2、本发明的复合催化材料机械强度高、比表面积大、孔隙结构丰富、亲水性能强，可高效还原重金属六价铬污染物。
3、本发明选用高分子聚合物作为载体，解决传统粉体催化材料易聚集、离子浸出、易失活毒化、二次污染、循环再生能力差等问题，将过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒负载到高分子聚合物中，将有更多活性位点，生成物更易脱离，避免造成活性位点堵塞；同时粉体催化剂赋予高分子聚合膜亲水性，且可充当制孔剂促进高分子聚合物载体构建多级高效传质催化孔道，此外高分子聚合物载体的截留率、机械强度、通量、抗污能力、稳定性都将大大提高。
4、基于所获得的高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，本发明还构建了相关的降解反应装置，首次用来还原重金属六价铬污染物。过渡金属掺杂硫化钼协同高分子聚合物载体作用机制，为复合催化剂的催化过程提供理论依据。甲酸耦合催化反应器采用错流避免直接冲击载体材料而造成载体损伤，采用鼓风机加速分子运动提高反应速率，此外流体由下往上缓慢流动增加水体在反应装置的停留时间以保证污水彻底还原。本发明同时着力于解决催化降解和矿化污染物高效利用、失活机制及再生方法，进一步提升其实际应用价值，开括化工领域与自然界和谐发展的新途径。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的锌掺杂硫化钼纳米颗粒的XRD图；
图2为本发明实施例1所制备的锌掺杂硫化钼纳米颗粒的SEM图；
图3为本发明实施例1所制备的复合催化材料的SEM图；
图4为本发明所构建的降解反应装置的示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例
实施例1
本实施例首先按如下步骤制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料：
(1)锌掺杂硫化钼纳米颗粒的制备：
将12.4mmol四水合钼酸铵和0.16mol ZnCl2置于含1L去离子水的烧杯中，室温下搅拌2h，之后加入200mmol硫脲于室温下继续搅拌1h，所得混合溶液在180℃下水热反应18h，；所得产物经干燥、充分研磨后置于管式炉中，在N2气氛中以10℃/min速率匀速升温至700℃，恒温反应2h；反应结束后，在N2氛围中冷却至室温，所得黑色粉末即为锌掺杂硫化钼纳米颗粒，将其充分研磨、装瓶待用；
(2)聚偏氟乙烯载体的包覆
将4g步骤(1)所得锌掺杂硫化钼纳米颗粒与5g聚偏氟乙烯、4g聚乙烯吡咯烷酮加入含40mL氮氮二甲基甲酰胺的烧杯中，在60℃条件下持续搅拌10h，然后静置脱泡12h；每次用移液枪取1mL所得液体产物均匀涂抹在24cm2的培养皿表面，在空气中停留1min后快速放入由无水乙醇和去离子水(质量比为1:1)组成的凝固浴中，30min中后取出，即获得高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，所得复合催化膜用去离子水反复冲洗后，储存于去离子水中。
图1是本实施例所制备的过渡金属锌掺杂硫化钼纳米颗粒的XRD图，从图中可以看出过渡金属锌掺杂硫化钼纳米颗粒主要有硫化锌和硫化钼组成。
图2和图3分别为本实施例所制备的锌掺杂硫化钼纳米颗粒和复合催化材料的SEM图。从图2可以观察到过渡金属锌掺杂硫化钼纳米颗粒具有花瓣层状堆积结构。从图3中可以观察到硫化钼、硫化锌被均匀地掺杂到多孔高分子聚合物中。
为验证所得复合催化材料的催化效果，首先构建如图1所示的降解反应装置：
包括六价铬污水储存罐、甲酸储存罐、甲酸耦合催化反应器、氢氧化钠沉淀池、过滤器和上清液储存罐；
在甲酸耦合催化反应器的底部设置有污水进口，六价铬污水储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至污水进口；
在甲酸耦合催化反应器的顶部设有甲酸进口，甲酸储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至甲酸进口；
在甲酸耦合催化反应器内固定有若干按上述方法制得的复合催化膜；
在甲酸耦合催化反应器的顶部还设有反应后出水口；反应后出水口经出水泵引入氢氧化钠沉淀池；
在氢氧化钠沉淀池的底部设有氢氧化铬沉淀排出口；氢氧化钠沉淀池的出水口通过出水泵引入上清液储存罐，且在出水口处设置有过滤装置；
在甲酸耦合催化反应器内还连接有鼓风机；
具体的：甲酸耦合催化反应器的容积为1L，在其内固定有6张按上述方法制得的有效表面积为24cm2复合催化膜，相邻复合催化膜的间距为0.5cm。
将待处理六价铬(初始铬浓度为10mg/L)污水装入六价铬污水储存罐、将甲酸装入甲酸储存罐，通过相应进水泵将待处理六价铬污水和甲酸引入甲酸耦合催化反应器中，并通过相应节流阀调节流量；六价铬污水自下而上缓慢流动经过所述过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，与甲酸耦合进行催化还原六价铬反应，六价铬转化为三价铬，并通过鼓风机鼓风以提高反应速率；反应后液体经出水泵引入氢氧化钠沉淀池(其内加入有摩尔浓度为0.06mmol/L的氢氧化钠)，生成氢氧化铬沉淀，剩余上清液经过滤装置去除杂质后流入上清液储存罐。通过相应节流阀控制在甲酸耦合催化反应器内，甲酸与六价铬的质量比2:1。
经测试，按本实施例的方法，最终六价铬的还原率为100％。
实施例2
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：选用氯化铁代替锌盐。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为90％。
实施例3
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：选用氯化钴代替锌盐。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为80％。
实施例4
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：选用氯化镍代替锌盐。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为86％。
实施例5
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：选用氯化铜代替锌盐。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为88％。
实施例6
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：选用氯化锰代替锌盐。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为90％。
实施例7
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：硫源选用硫磺。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为89％。
实施例8
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：硫源选用四硫代钼酸铵。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为100％。
实施例9
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：极性溶剂选用甲基二吡咯烷酮。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为100％。
实施例10
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：极性溶剂选用氮氮二甲基乙酰胺。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为100％。
实施例11
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：极性溶剂选用氮氮二乙基甲酰胺。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为100％。
实施例12
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：分散剂选用聚乙烯醇。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为100％。
实施例13
本实施例首先按实施例1相同的方法制备高分子聚合物载体包覆锌掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料，区别仅在于：分散剂选用聚乙二醇。
以本实施例所得复合膜材料，实施例1相同的结构、方法，进行重金属六价铬的还原，最终六价铬的还原率为100％。
Claims (8)
1.一种高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
(1)过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒的制备：
将四水合钼酸铵和过渡金属盐置于去离子水中，搅拌2～4h，之后加入硫源继续搅拌1～3h，所得混合溶液在100～200℃下水热反应10～20h；所得产物经干燥、充分研磨后置于管式炉中，在惰性气氛中匀速升温至600～700℃，恒温反应1～3h；反应结束后冷却至室温，获得过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒；
(2)高分子聚合物载体的包覆：
将步骤(1)所得过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒与高分子聚合物、分散剂加入极性溶剂中，在40～60℃条件下持续搅拌8～12h，然后静置脱泡，所得液体产物通过相转化法固化，即获得目标产物高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中四水合钼酸铵、过渡金属盐、硫源、去离子水的用量比为12.4～23.4mmol：0.16～0.24mol：200～300mmol：1～1.5L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒、高分子聚合物、分散剂、极性溶剂的用量比为4～6g：5～10g：4～6g：40～60mL。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述过渡金属盐为过渡金属Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn的可溶性盐中的一种，所述硫源为硫脲、硫磺和四硫代钼酸铵中的至少一种。
5.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种，所述极性溶剂为甲基二吡咯烷酮、氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺和氮氮二乙基甲酰胺中的至少一种。
6.一种权利要求1～5中任意一项所述制备方法所获得的高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料。
7.一种利用权利要求6所述高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料降解重金属六价铬的方法，其特征在于：构建降解反应装置，包括六价铬污水储存罐、甲酸储存罐、甲酸耦合催化反应器、氢氧化钠沉淀池、过滤器和上清液储存罐；
在所述甲酸耦合催化反应器的底部设置有污水进口，所述六价铬污水储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至所述污水进口；
在所述甲酸耦合催化反应器的顶部设有甲酸进口，所述甲酸储存罐的底部出口通过进水泵和节流阀连通至所述甲酸进口；
在所述甲酸耦合催化反应器内固定有若干所述高分子聚合物载体包覆过渡金属掺杂硫化钼纳米颗粒复合催化材料；
在所述甲酸耦合催化反应器的顶部还设有反应后出水口；所述反应后出水口经出水泵引入所述氢氧化钠沉淀池；
在所述氢氧化钠沉淀池的底部设有氢氧化铬沉淀排出口；所述氢氧化钠沉淀池的出水口通过出水泵引入所述上清液储存罐，且在所述出水口处设置有过滤装置；
在所述甲酸耦合催化反应器内还连接有鼓风机；
利用所述的降解反应装置降解重金属六价铬的方法为：
将待处理六价铬污水装入六价铬污水储存罐、将甲酸装入甲酸储存罐，通过相应进水泵将待处理六价铬污水和甲酸引入甲酸耦合催化反应器中，并通过相应节流阀调节流量；六价铬污水自下而上缓慢流动经过所述复合催化材料，与甲酸耦合进行催化还原六价铬反应，六价铬转化为三价铬，并通过鼓风机鼓风以提高反应速率；反应后液体经出水泵引入所述氢氧化钠沉淀池，生成氢氧化铬沉淀，剩余上清液经过滤装置去除杂质后流入上清液储存罐。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在所述甲酸耦合催化反应器内，甲酸与六价铬的质量比为2～4:1；氢氧化钠沉淀池内氢氧化钠的摩尔浓度与待处理六价铬污水中铬的摩尔浓度的比为1～6:1。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111569910A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-25 | 合肥工业大学 | 一种过渡金属锌掺杂硫化钼复合催化粉体材料及其制备与应用 |
| CN112939081A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种蛋黄-蛋壳结构的钴掺杂二硫化钼的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130082009A1 (en) * | 2010-03-02 | 2013-04-04 | Trojan Technologies | Photocatalyst composition of matter |
| CN106391059A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-15 | 南昌航空大学 | 一种ZnO/MoS2纳米片复合物光催化剂的制备方法 |
| WO2017161142A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Wake Forest University | lON SEPARATION MEDIA AND APPLICATIONS THEREOF |
| CN108147524A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-12 | 沈阳化工研究院有限公司 | 一种水解酸化耦合微生物电解装置及其处理方法 |
| CN108311167A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-07-24 | 合肥工业大学 | 一种负载型碳化钼/金属纳米颗粒复合催化剂及其制备方法和催化降解重金属铬的应用 |
| CN108816292A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-11-16 | 安徽大学 | 一种聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法及其应用 |
-
2019
- 2019-05-23 CN CN201910432453.4A patent/CN110038640A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130082009A1 (en) * | 2010-03-02 | 2013-04-04 | Trojan Technologies | Photocatalyst composition of matter |
| WO2017161142A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Wake Forest University | lON SEPARATION MEDIA AND APPLICATIONS THEREOF |
| CN106391059A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-15 | 南昌航空大学 | 一种ZnO/MoS2纳米片复合物光催化剂的制备方法 |
| CN108147524A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-12 | 沈阳化工研究院有限公司 | 一种水解酸化耦合微生物电解装置及其处理方法 |
| CN108311167A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-07-24 | 合肥工业大学 | 一种负载型碳化钼/金属纳米颗粒复合催化剂及其制备方法和催化降解重金属铬的应用 |
| CN108816292A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-11-16 | 安徽大学 | 一种聚多巴胺/纳米二硫化钼光催化剂的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| PEITAO LIU ET AL.: "Active basal plane catalytic activity and conductivity in Zn doped MoS2 nanosheets for efficient hydrogen evolution", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 * |
| YUNJIN YAO ET AL.: "Zn-MoS2 nanocatalysts anchored in porous membrane for accelerated", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 * |
| 侯燕: "二硫化钼/聚偏氟乙烯复合材料的制备与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
| 崔陪陪等: "MIL-101光催化剂对Cr(Ⅵ)-RhB复合污染的定向分离及其高效光催化协同处理", 《化工进展》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112939081A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种蛋黄-蛋壳结构的钴掺杂二硫化钼的制备方法 |
| CN112939081B (zh) * | 2019-12-11 | 2023-03-31 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种蛋黄-蛋壳结构的钴掺杂二硫化钼的制备方法 |
| CN111569910A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-25 | 合肥工业大学 | 一种过渡金属锌掺杂硫化钼复合催化粉体材料及其制备与应用 |
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