CN110143640A - 一种光催化氧化降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法 - Google Patents

一种光催化氧化降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光催化氧化降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法。该方法是以石墨和钛酸丁酯为原料，分别制备氧化石墨烯和二氧化钛纳米管，然后通过水热法将两种材料复合，其步骤如下：（1）将制备的氧化石墨烯加水稀释；（2）按复合比例将二氧化钛纳米管和氧化石墨烯分散液加入聚四氟乙烯内胆中，然后放入超声清洗器内超声；（3）放入烘箱中反应3小时；（4）反应结束待其冷却至室温，将反应液离心，然后抽滤得到固体，在烘箱中烘干，即为石墨烯/二氧化钛复合材料。该复合材料在可见光照射下，能高效降解硫化矿选矿废水中丁基黄药。本发明具有催化剂制备简单，成本低，光催化降解速度快，污染物去除效果显著，而且不产生二次污染的优点。

Description

一种光催化氧化降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法
技术领域
本发明属于选矿废水处理领域，提供了一种光催化氧化高效降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法。
背景技术
选矿废水中残留大量选矿药剂，排放则严重影响环境，回用则对浮选指标产生影响。因此，在水资源供需矛盾日益突出的今天，加强选矿废水治理的技术升级，实现选矿废水最大程度地回用是目前必须解决的重大问题，也是选矿工艺过程中必须考虑解决的技术难题。
光催化氧化技术是具有有机污染物氧化效率高、污染物处理效果好、不产生二次污染等优点的极具应用前景的新型环境治理技术。光催化氧化法是在外界可见光照射使光催化剂产生电子-空穴对，与表面吸附的水分(H2O)和氧气(O2)反应生成氧化性很活泼的氢氧自由基(OH·)和超氧离子自由基(O2·)，这些活性强的自由基可将有机污染物彻底降解为二氧化碳与水，同时光催化材料自身无损耗。该技术已经应用于很多染料废水处理的研究中，但在选矿废水处理领域的应用及研究较少。在实际应用中，由于黄药常残存于强碱性选矿废水中，黄药在碱性条件下自然降解率很小，因此，如果将光催化氧化技术应用与矿山选矿废水处理，则将在技术上为选矿废水处理提供新思路。
发明内容
本发明目的是将光催化氧化技术用于降解硫化矿选矿废水中丁基黄药，从而解决硫化矿选矿废水中残留有机选矿药剂排放则严重影响环境，回用则影响浮选指标的问题。该方法采用石墨烯/纳米二氧化钛复合材料为光催化剂，在可见光照射下降解硫化矿选矿废水中的丁基黄药。
本发明降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的技术方案是：将选矿废水倒入浮选槽中，按0.3g-1g/L废水的比例加入石墨烯/纳米二氧化钛复合光催化剂，在浮选机强烈搅拌下复合光催化剂呈悬浮状态，然后接通氙灯电源，照射20-60分钟，利用复合光催化剂降解废水中的丁基黄药，废水经降解完成后浮选机停止搅拌，通过自然沉降将复合光催化剂与废水分离。
所述光源采用中压氙灯可模拟可见光。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）去除丁基黄药效果显著,降解速度快,且复合光催化剂制造工艺简单,成本较低,促进光催化反应进一步推向实用化。
（2）丁基黄药的降解以可见光为辐射能源,充分利用自然资源,因此大大降低处理成本,是一种节能技术。
（3）将丁基黄药最终降解成无机小分子物质,达到完全无机化的目的,从而避免了二次污染的产生。
（4）经降解后的废水可达标排放，也可用于灌溉、渔业或回用。
附图说明
图1为复合光催化剂X射线衍射图。
图2为复合光催化剂制备流程图。

Claims (7)

1.一种光催化氧化降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法，其特征在于：以石墨和钛酸丁酯为原料，采用化学法制备得石墨烯/纳米二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述复合光催化剂的制备方法，其特征在于所诉石墨烯制备步骤如下：
在冰水浴中装配好250 mL 的三口烧瓶，加入适量的浓硫酸，搅拌下加入石墨粉和硝酸钠的固体混合物（比例为1-3），再分次加入6-10 g 高锰酸钾，控制反应温度不超过10℃，搅拌反应一段时间，然后升温到35℃左右，继续搅拌1h，再缓慢加入一定量的去离子水，续拌1h后，并加入适量双氧水还原残留的氧化剂，直至溶液由棕色变为亮黄色；趁热过滤，并用10%HCl 溶液和去离子水洗涤直到滤液中无硫酸根被检测到为止；最后将滤饼置于60℃的干燥箱中充分干燥，保存备用。
3.根据权利要求1复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所诉纳米二氧化钛制备步骤如下：
（1）称取商业购买的 TiO2粉末适量加入到一定浓度的NaOH水溶液中，搅拌均匀，然后转移到 200ml水热反应釜中，在 130℃下水热 72 h；
（2）待反应完成后冷却到室温，取出块状沉淀物质，用去离子水与 0.1 M HNO3清洗至中性，然后将沉淀物放入 110℃烘箱中烘干；
（3）待沉淀物烘干后冷却到室温时，将沉淀物质放在马弗炉中，400℃-600℃下煅烧2h-6h 的，得到产物为二氧化钛纳米管，将所得产物研磨过筛（200 目）备用，制备的二氧化钛纳米管呈白色粉末状固体。
4.根据权利要求1所述的1复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所诉石墨烯/纳米二氧化钛复合材料制备步骤如下：
（1）将权利要求2所诉氧化石墨烯加入水，放入超声清洗器内超声处理，稀释至均匀分散液；
（2）将权利要求3所诉二氧化钛纳米管按复合比例称取不同质量于聚四氟乙烯内胆中，加入步骤（1）中制备的氧化石墨烯分散液，将聚四氟乙烯内胆放入超声清洗器内超声40-60min；
（3）将超声过得内胆和水热反应釜装配好，在120℃烘箱中保温3-6h；
（4）反应结束后取出待冷却至室温，将反应液离心，并用去离子水充分洗涤，离心后抽滤得到固体，将该固体放于60℃的烘箱中烘干，即得到石墨烯/纳米二氧化钛复合材料。
5.一种高效降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法，其特征在于：包括将权利要求4制备的石墨烯/纳米二氧化钛复合材料作为可见光催化剂，悬浊于硫化矿选矿废水中进行光照射。
6.根据权利要求5所述降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法，其特征在于：按0.3-3.0%废水的比例加入石墨烯/纳米二氧化钛复合材料，在可见光下照射2-6h。
7.根据权利要求6所述降解硫化矿选矿废水中丁基黄药的方法，其特征在于：所述可见光的光源为氙灯或太阳光。
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