CN110745867A - 一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料及其制备方法 - Google Patents
一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110745867A CN110745867A CN201911124183.7A CN201911124183A CN110745867A CN 110745867 A CN110745867 A CN 110745867A CN 201911124183 A CN201911124183 A CN 201911124183A CN 110745867 A CN110745867 A CN 110745867A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ball
- hours
- submicron powder
- milling
- grinding
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
- C01G49/0054—Mixed oxides or hydroxides containing one rare earth metal, yttrium or scandium
-
- 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
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- 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
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- 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
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料。将碳酸钡、三氧化二钕、三氧化二铁和五氧化二铌先进行球磨,细化原料,根据名义化学式Ba4Nd2Fe2Nb8O30(BNFN)按化学计量比配料,经预烧、二次球磨等工序,利用固相反应和碳酸盐分解过程,最终产物经高能球磨制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体。在经过30~60℃冷热循环48次后,染料罗丹明B的降解率在95%以上。该方法制作成本低,制备简单,易于工业化生产,对染料罗丹明B具有极佳的降解效果,给治理污水提供了新的思路。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域,特别涉及一种采用热释电亚微米粉体材料冷热循环降解印染污水的方法。
背景技术
近年来城镇生活污水和工业废水排放量逐年增加,尤其是印染工业迅猛发展,排放的染料废水给水体造成了严重的污染。据统计,在工业印染中,大约有15%的染料随废水排出,且每排放1吨染料废水,就会有约20吨水体被污染。首先,染料废水的色度高,污染后降低水体的透明度,造成视觉污染。其次,大多染料都含有毒性和难以降解的有机物,不仅对人类健康有影响,更重要是破坏了生态环境,对土壤和水体造成巨大危害。目前国内处理染料废水主要有混凝沉降法、光催化法、化学法、生物降解法等。其中混凝沉降法是目前较为成熟的处理水污染的方法之一,但对染料废水的降解一般,其次寻找性能更加好混凝剂是决定其有效的关键因素;光催化法由于其效率低,尚在试验阶段而未能得到广泛使用;化学法降解效率高,但其成本高,容易生成新的废物从而对水体造成二次污染;生物降解法成本低,效率高,但对于大多数有毒染料难于生物降解,选择性较差,未能广泛应用。因此,在这种背景下,发展一种降解效率高,处理成本低,对环境无污染,降解条件容易,工业化生产应用前景大的处理染料废水的方法非常必要。
发明内容
本发明的热释电亚微米粉体材料的名义化学式为Ba4Nd2Fe2Nb8O30(BNFN)。
本发明的目的是为了解决上述问题,提供了一种降解效率高,处理成本低的采用热释电亚微米粉体材料冷热循环降解染料废水的方法。在受到30~60℃冷热循环条件下,由于热释电材料的晶体对称性较低,晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合,导致晶体发生宏观极化,从而使热释电亚微米粉表面产生异号电荷。热释电亚微米粉体材料产生的电荷促使染料中水的分解,产生一些有利于染料降解的活性粒子(如:·OH、·O2ˉ),这些活性离子使染料废水中的有机染料分子降解。
热释电亚微米粉体材料降解染料罗丹明B的机理如下所示:
Ba4Nd2Fe2Nb8O30+ΔT→h++eˉ (1)
O2+eˉ→·O2ˉ (2)
OHˉ+h+→·OH (3)
·OH(or·O2ˉ)+RhB→Degradation (4)
基于此研究,本发明应用的具体过程:与50mL罗丹明B溶液(浓度5~15mg/L),添加50mg Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉,在30~60℃冷热循环条件下降解,循环8~48次,离心分离,测定降解前后染料罗丹明B的紫外吸收度,计算染料的降解率。
本发明具有如下几个优点:(1)本发明采用传统的固相法制备并使用高能球磨机制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉,使得处理成本低,便于工业化生产,应用前景大。(2)降解废水的效率高,只需室温冷热循环。采用该方法处理染料废水去色效果好,降解染料罗丹明B效率高达95%以上。(3)适用范围广,可处理多种有机废水染料。
附图说明
图1为本发明实施例制得的Ba4Nd2Fe2Nb8O30热释电亚微米粉的X射线图谱。
图2为本发明实施例制得的Ba4Nd2Fe2Nb8O30热释电亚微米粉的表面显微形貌照片。
图3为本发明实施例制得的Ba4Nd2Fe2Nb8O30热释电亚微米粉颗粒的尺寸分布。
图4为本发明实施例制得的Ba4Nd2Fe2Nb8O30热释电亚微米粉降解罗丹明B的经过不同热循环次数(从30~60℃)后的罗丹明溶液的紫外-可见吸收光谱。插图显示了不同冷热循环次数后罗丹明B染料溶液的颜色变化。
图5为本发明实施例制得的Ba4Nd2Fe2Nb8O30经过热循环次数(30℃~60℃)降解RhB染料和不加入BNFN的热催化降解RhB染料的降解效率对比图。
具体实施方式
实施例1:
将纯度均为99.99%的BaCO3、Nd2O3、Fe2O3和Nb2O5原料按化学计量比BaCO3:Nd2O3:Fe2O3:Nb2O5=4:1:1:4配料放入球磨罐中;选择二氧化锆球和尼龙罐;所加原料质量为磨球质量的8%;混合球磨时间为24个小时,转速为180转/分钟,球磨介质为无水乙醇;所得产物置于100℃的烘箱中烘干5小时,以5℃/min的升温速率升至1000℃预烧结4小时;取出预烧后的粉体研碎,再以无水乙醇为球磨介质球磨24小时混合均匀,于100℃下烘干5小时后研磨成粉状,再以5℃/min的升温速率升至1100℃于高温炉空气气氛中保温4小时进行烧结,最后随炉自然冷却至室温,制得的样品研碎置于高能球磨机中,转速为350转/分钟,再以无水乙醇为球磨介质球磨24小时,于100℃下烘干5小时后研磨成粉体,即制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体。
实施例2:
将纯度均为99.99%的BaCO3、Nd2O3、Fe2O3和Nb2O5原料按化学计量比BaCO3:Nd2O3:Fe2O3:Nb2O5=4:1:1:4配料放入球磨罐中;选择二氧化锆球和尼龙罐;所加原料质量为磨球质量的8%;混合球磨时间为24个小时,转速为180转/分钟,球磨介质为无水乙醇;所得产物置于100℃的烘箱中烘干5小时,以5℃/min的升温速率升至1150℃预烧结4小时;取出预烧后的粉体研碎,再以无水乙醇为球磨介质球磨24小时混合均匀,于100℃下烘干5小时后研磨成粉状,再以5℃/min的升温速率升至1250℃于高温炉空气气氛中保温4小时进行烧结,最后随炉自然冷却至室温,制得的样品研碎置于高能球磨机中,转速为350转/分钟,再以无水乙醇为球磨介质球磨48小时,于100℃下烘干5小时后研磨成粉体,即制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体。
实施例3:
将纯度均为99.99%的BaCO3、Nd2O3、Fe2O3和Nb2O5原料按化学计量比BaCO3:Nd2O3:Fe2O3:Nb2O5=4:1:1:4配料放入球磨罐中;选择二氧化锆球和尼龙罐;所加原料质量为磨球质量的8%;混合球磨时间为24个小时,转速为180转/分钟,球磨介质为无水乙醇;所得产物置于100℃的烘箱中烘干5小时,以5℃/min的升温速率升至1200℃预烧结4小时;取出预烧后的粉体研碎,再以无水乙醇为球磨介质球磨24小时混合均匀,于100℃下烘干5小时后研磨成粉状,再以5℃/min的升温速率升至1300℃于高温炉空气气氛中保温4小时进行烧结,最后随炉自然冷却至室温,制得的样品研碎置于高能球磨机中,转速为350转/分钟,再以无水乙醇为球磨介质球磨48小时,于100℃下烘干5小时后研磨成粉体,即制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体。
将上述实施例制得的粉体进行XRD粉末衍射分析,如附图1所示,证实了Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体是四方钨青铜结构纯相,没有第二相的产生。附图2、3为BNFN的表面显微形貌及粉体颗粒的粒度分布,结果显示Ba4Nd2Fe2Nb8O30粉体颗粒大小在90~600nm,平均粒径为200nm。证实为Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉。取上述实施例制得的粉体Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉末50mg添加到50mL 5mg/L的罗丹明B溶液中,在30~60℃冷热循环下,每8次循环后,离心分离,测定热循环催化前后染料的紫外吸收度,计算染料罗丹明B的降解率。附图4为最终的测试结果显示Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉末在30~60℃冷热循环48次后对染料罗丹明B的降解达到95.8%。图5本为加有亚微米粉体Ba4Nd2Fe2Nb8O30经过热循环次数(30℃~60℃)降解RhB染料和不加入BNFN亚微米粉体直接进行冷热交换降解RhB染料的降解效率对比图。表明Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体在降解过程中具有关键作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料,其特征在于该亚微米粉体材料的名义化学式为Ba4Nd2Fe2Nb8O30。
2.一种根据权利要求1所述的热释电亚微米粉体材料的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1)将纯度大于99.9%的BaCO3、Nd2O3、Fe2O3和Nb2O5作为起始原料,按照BaCO3:Nd2O3:Fe2O3:Nb2O5=4:1:1:4的摩尔比进行配料后以无水乙醇为球磨介质,混合球磨24小时,于100℃下烘干5小时,制得烘干样品;
(2)把步骤(1)制得的烘干样品在1000~1200℃预烧结4小时,制得预烧后的粉体;
(3)将步骤(2)制得的预烧后的粉体研碎,再以无水乙醇为球磨介质球磨24小时混合均匀,于100℃下烘干5小时后研磨成粉状,再在高温炉空气气氛中1100~1300℃烧结4~10小时后随炉自然冷却至室温,最后将样品研碎置于高能球磨机中,再以无水乙醇为球磨介质球磨24~48小时,于100℃下烘干5小时后研磨成粉体,即制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体。
3.根据权利要求2所述的热释电亚微米粉体材料的制备方法,其特征在于制得Ba4Nd2Fe2Nb8O30亚微米粉体,其磨球为高纯ZrO2,磨球粒径为0.5mm,球磨介质为无水乙醇,在二氧化锆陶瓷球磨罐中球磨24~48h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的热释电亚微米粉材料在热催化降解污水中染料罗丹明B中的应用。
5.根据权利要求4所述的热释电亚微米粉体材料的应用,其特征在于:在30~60℃冷热循环下,用于降解染料罗丹明B。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911124183.7A CN110745867B (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911124183.7A CN110745867B (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110745867A true CN110745867A (zh) | 2020-02-04 |
CN110745867B CN110745867B (zh) | 2022-04-08 |
Family
ID=69283469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911124183.7A Active CN110745867B (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110745867B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111408364A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-14 | 桂林理工大学 | 一种室温冷热交替下处理染料污水的热释电催化剂及其制备方法和应用 |
CN111498902A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-07 | 桂林理工大学 | 一种利用摩擦催化高效降解染料污水的亚微米粉及其制备方法 |
CN112250143A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-22 | 东南大学 | 一种基于相变的热释电效应降解有机染料的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109180185A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-11 | 陕西师范大学 | 一种超短时间制备高储能铌酸钾钠铁电陶瓷材料的方法 |
-
2019
- 2019-11-18 CN CN201911124183.7A patent/CN110745867B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109180185A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-11 | 陕西师范大学 | 一种超短时间制备高储能铌酸钾钠铁电陶瓷材料的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
PENGCHENG LI等: "Strong tribocatalytic dye decomposition through utilizing triboelectric energy of barium strontium titanate nanoparticles", 《NANO ENERGY》 * |
SHU FEI LIU等: "Effects of oxygen vacancies on dielectric, electrical, and ferroelectric properties of Ba4Nd2Fe2Nb8O30 ceramics", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111408364A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-14 | 桂林理工大学 | 一种室温冷热交替下处理染料污水的热释电催化剂及其制备方法和应用 |
CN111498902A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-08-07 | 桂林理工大学 | 一种利用摩擦催化高效降解染料污水的亚微米粉及其制备方法 |
CN111408364B (zh) * | 2020-03-20 | 2022-07-22 | 桂林理工大学 | 一种室温冷热交替下处理染料污水的热释电催化剂及其制备方法和应用 |
CN111498902B (zh) * | 2020-03-20 | 2022-08-09 | 桂林理工大学 | 一种利用摩擦催化高效降解染料污水的亚微米粉及其制备方法 |
CN112250143A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-22 | 东南大学 | 一种基于相变的热释电效应降解有机染料的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110745867B (zh) | 2022-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110745867B (zh) | 一种用于印染污水处理的亚微米粉体材料及其制备方法 | |
CN102847529B (zh) | 一种石墨烯/钛酸盐纳米复合可见光催化剂及其制备方法 | |
Shi et al. | Piezocatalytic performance of Na0. 5Bi0. 5TiO3 nanoparticles for degradation of organic pollutants | |
CN106111108B (zh) | 一种掺杂纳米氧化锌的制备方法及其在光催化方向的应用 | |
CN106732735A (zh) | 一种光催化降解微囊藻毒素的复合材料及其制备方法与应用 | |
CN107362793B (zh) | 一种CeVO4-La2O3@HNTs复合光催化剂的制备方法与用途 | |
CN102895965B (zh) | Er3+:Y3Al5O12/TiO2复合膜及其在催化降解有机染料中的应用 | |
CN105597729A (zh) | 一种铌酸盐光催化剂Bi3Nb17O47的制备方法及其应用 | |
CN105905944B (zh) | 一种采用非水解溶胶‑凝胶法制备Bi2Zr2O7纳米材料的方法 | |
CN105018088A (zh) | 一种硅酸盐基稀土离子掺杂可见-紫外上转换发光材料及其制备方法和应用 | |
CN107684895A (zh) | 一种疏水性二氧化锆‑二氧化硅复合吸附材料的制备方法 | |
CN103111283A (zh) | 可见光响应的氧化物光催化剂Li2M2Mo3O12及其制备方法 | |
CN111498902B (zh) | 一种利用摩擦催化高效降解染料污水的亚微米粉及其制备方法 | |
CN109395713B (zh) | 一种铈、钛掺杂的铌钽酸铋光催化材料及其制备方法与应用 | |
CN107537468A (zh) | 一种负载氧化石墨的钨酸铋基光催化剂的制备方法 | |
CN112517038B (zh) | 一种铁基介孔石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 | |
CN111408364B (zh) | 一种室温冷热交替下处理染料污水的热释电催化剂及其制备方法和应用 | |
CN106362728B (zh) | 纳米片状Bi2Ga4O9的制备方法及应用 | |
CN105214637B (zh) | 一种钛酸硅酸铯光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN105562039A (zh) | 一种碲酸钛光催化剂、制备方法及其应用 | |
CN104772147B (zh) | 一种紫外光和可见光响应的光催化剂及其制备方法 | |
CN107537467A (zh) | 一种钨酸铋基异质结光催化剂的制备方法 | |
CN107812519B (zh) | 一种粉末催化材料、含SiO2气凝胶复合多孔纳米催化材料的制备及应用 | |
CN103613232B (zh) | 一种利用改性粉煤灰及光催化剂处理中药废水的方法 | |
CN113522338B (zh) | 硼氧共掺杂氮化碳非金属臭氧催化剂的应用 |
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 | ||
EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200204 Assignee: Nanning Zhongli Environmental Protection Equipment Processing Factory Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2022450000530 Denomination of invention: A submicron powder material for printing and dyeing wastewater treatment and its preparation method Granted publication date: 20220408 License type: Common License Record date: 20221229 |