CN113101938A - 一种锌铜铝铈铒复合氧化物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锌铜铝铈铒复合氧化物，属于制浆造纸废水处理领域。锌铜铝铈铒复合氧化物化学结构式为ZnaCubAlmCenEroOa+b+1.5m+1.5n+1.5o，其中，a：b=4:1，m：n:o=8‑12:1:1，（a+b）；（m+n+o）=3:1。呈不规则片状结构，平均直径为150‑200nm。该氧化物是通过水热法，将各金属元素的硝酸盐制成共沉淀胶体，煅烧后得到。本发明制备的锌铜铝铈铒复合氧化物全谱光催化剂不仅能快速地吸附大量的木素等残余有机物，还能将其从水中分离后，在光照下将木素等残余有机物光催化降解，具有广阔的应用前景。本发明提供的锌铜铝铈铒复合氧化物全谱光催化剂的制备方法简单、易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有近红外光催化活性的全谱光催化剂的制备及其对制浆造纸废水的深度处理技术，属于制浆造纸废水处理领域。
背景技术
制浆造纸工业是耗水大户，所产生的工业废水不仅量大、色度高、成分复杂，还包括难以降解的木素衍生物。造纸废水经一级物化和二级生化处理后，大部分除掉的是抽出物、半纤维素和纤维素的降解产物与衍生物，保留下来的主要是可溶性难降解木素衍生物，使得废水COD和色度仍然较高，难以达标排放标准，需进一步的深度处理。常见的深度处理方法有电化学法、絮凝沉降法、膜分离法、吸附法和高级氧化法等。其中高级氧化法因氧化能力强、反应彻底、反应时间短、占地面积小而得到广泛应用。目前应用最多的高级氧化反应是以羟基自由基为主要活性物种的芬顿氧化技术和以紫外光作为光源的各种光催化氧化技术。尤其是利用光催化技术降解制浆造纸废水，可将包括木素在内的所有有机污染物降解、矿化，因而正获得越来越广泛的关注。利用光催化技术氧化降解造纸废水的关键是半导体纳米光催化剂的选择。但大部分已有半导体类光催化剂，仅能吸收紫外光和可见光，且对残余有机物的降解速度较慢，对木素等残余有机物的吸附性能差，难以满足快速、高效处理造纸废水的需求。吸附法可以较快地去除废水中的有机污染物，但大部分吸附剂都存在难以再生和循环利用问题。
类水滑石又称层状混合金属氢氧化物，是层面带有正电荷的具有片状结构的一种黏土，结构式为[M(II)1-xM(III)x(OH)2]x+(An-)x/n·mH2O，其中M(II)和M(III)分别为二价和三价金属离子；x为三价金属离子所占比例；An-为层间阴离子。通过调换二价离子和三价金属离子，可以合成各种混合金属氢氧化物，这些混合金属氢氧化物经煅烧，则可制备具有吸附性能的相应混合金属氧化物。如果将二价和三价的过渡金属离子和三价的稀土金属离子引入混合金属氧化物中，则可形成具有吸附和上转换作用的光催化混合金属氧化物，稀土金属离子的这种上转换作用可以将催化剂的催化活性扩大到近红外光谱的范围，从而实现全光谱催化降解制浆造纸废水中的木素等残余有机物。
发明内容
针对目前大部分造纸废水处理中半导体纳米光催化剂吸附性能差和仅在紫外或紫外和可见光区域具有催化活性的不足，本发明提供一种锌铜铝铈铒复合氧化物。
一种锌铜铝铈铒复合氧化物，将硝酸锌与硝酸铜按摩尔比为4：1、硝酸铝、硝酸铈和硝酸铒按摩尔比为8~12：1：1的比例分别溶解于去离子水中，各自形成二价金属离子和三价金属离子的硝酸盐水溶液，之后，再按二价金属离子与三价金属离子摩尔比为3：1的比例将两种硝酸盐水溶液混合，形成混合盐水溶液；另将氢氧化钠和碳酸钠按3：1的摩尔比溶解于去离子水中，形成混合碱溶液；在激烈搅拌下将上述混合盐溶液和混合碱溶液同时滴加到反应器中，控制反应混合物pH在10~11之间，形成共沉淀物胶体；继续激烈搅拌1小时，使共沉淀物完全分散均匀后，将共沉淀物胶体升温至60℃，轻度搅拌5小时，自然冷却到室温后，用去离子水洗涤至中性，并将沉淀物于50℃真空干燥并研磨后，置于马弗炉内于500℃下热处理3小时，获得锌铜铝铈铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂。所得锌铜铝铈铒复合金属氧化物呈规则片状结构，直径150~200 nm（附图1）。
本发明还包括使用锌铜铝铈铒复合氧化物对制浆造纸废水中木素等残余有机物的吸附去除和对所吸附木素等残余有机物的光催化降解、矿化。
所述制浆造纸废水是指含有木素等残余有机物的经一级物化和二级生化处理后的制浆造纸废水。废水COD在300~500 mg/L，色度200~400倍，悬浮物小于100 mg/L。
所述使用锌铜铝铈铒复合氧化物对制浆造纸废水中木素等残余有机物的吸附去除是指将锌铜铝铈铒复合氧化物与含有木素等残余有机物的制浆造纸废水混合，适当搅拌，使锌铜铝铈铒复合氧化物与木素等残余有机物充分接触、作用，木素等残余有机物从水中逐渐吸附到锌铜铝铈铒复合氧化物表面，制浆造纸废水快速由黄褐色变为淡黄色，最后变成无色透明液体。再将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铈铒复合氧化物从水中分离出去，从而达到净化制浆造纸废水的目的。
上述方法，在一定范围内，吸附体系中锌铜铝铈铒复合氧化物的含量越高，对木素等残余有机物的吸附去除速度就越快；综合考虑饱和吸附量和成本问题，优选的，吸附体系中，相对制浆造纸废水锌铜铝铈铒复合氧化物的投放量为0.2~1.0公斤/吨；更优选的为0.5-0.75公斤/吨。
所述对所吸附木素等残余有机物的光催化降解、矿化是指将分离出的吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铈铒复合氧化物进行光照处理，随着照射时间的延长，锌铜铝铈铒复合氧化物上吸附的木素等残余有机物逐渐分解。
所述光照处理，可以采用各种光源，但从经济的角度考虑，可以直接采用太阳光照射，也可以采用模拟太阳光的各种光源。
此外，吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铈铒复合氧化物还可以通过直接在空气中于500°C下煅烧的方式，去除木素等残余有机物，直接回收全谱光催化剂。
本发明所得锌铜铝铈铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂由直径3-5 nm的各种氧化物纳米晶体组成，晶体界面之间通过异质结相连（附图2），对木素等有机物具有强烈的吸附作用。这种吸附作用源于混合金属氧化物自身的“记忆”作用，即通过吸附带有负电荷的木素等残余有机物，部分恢复其类水滑石结构（附图3）；二是类水滑石结构带有层面正电荷，可通过静电作用吸附带有负电荷的木素等残余有机物。恢复部分水滑石结构的锌铜铝铈铒复合氧化物还具有紫外、可见和近红外光催化作用，将吸附的木素等残余有机物进一步降解。其光催化作用来源于氧化锌对紫外光的吸收和氧化铜对紫外、可见和近红外光的吸收、铈离子的引入有助于提高混合金属氧化物的吸附性能以及和铈、铒离子对复合氧化物的掺杂对复合氧化物近红外光催化作用的促进。
因此，煅烧温度必须控制在500℃，煅烧温度太低不利于锌铜铝铈铒混合氢氧化物及其层间碳酸根离子的分解，而温度太高则造成锌、铜、铝、铈、铒复合氧化物的完全分相，不再具备“记忆”功能，无法恢复到类水滑石结构，不能有效吸附木素等残余有机物。
铜离子的引入可将混合金属氧化物的光吸收扩展到近红外光区域，铈离子的引入有助于提高混合金属氧化物的吸附性能，而铒离子具有上转换作用，赋予混合金属氧化物近红外光催化活性。铈、铒离子的上转换作用及其掺杂产生的缺陷能级对光生载流子的捕获，促使该混合金属氧化物在紫外光、可见光和近红外光照射下，都对木素等有机物产生有效的催化降解作用。
本发明有益效果
发明了一种强吸附型全谱光催化剂锌铜铝铈铒复合氧化物及其制备方法，所发明的全谱光催化剂具有优异的吸附性能和光催化性能，可实现对制浆造纸废水中木素等残余有机物的快速吸附去除和光催化降的分步进行，既避免了直接对制浆造纸废水进行光催化处理时处理量大、处理效率低的问题，又解决了大部分吸附剂处理废水时难以再生和循环利用问题。利用锌铜铝铈铒复合氧化物处理制浆造纸废水十几分钟内就可将制浆造纸废水中的COD、色度和悬浮物分别降低到50 mg/L、10倍和10 mg/L以下，远低于工业废水的排放标准。吸附在锌铜铝铈铒复合氧化物上的木素等残余有机物在5月份正午的阳光照射下，3小时降解率就达到90%以上。因此，本发明的锌铜铝铈铒复合氧化物全谱光催化剂不仅能快速地吸附大量的木素等残余有机物，还能将其从水中分离后，在光照下将木素等残余有机物光催化降解，具有广阔的应用前景。本发明提供的锌铜铝铈铒复合氧化物全谱光催化剂的制备方法简单、易于推广。
附图说明
图1为制备的锌铜铝铈铒复合氧化物的透射电镜图片；
图2为所制备锌铜铝铈铒复合金属氧化物的高分辨透射电镜图片；
图3为所制备锌铜铝铈铒复合金属氧化物前驱体、未吸附木素衍生物前与吸附木素衍射物后的XRD图谱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O、1.45份Cu(NO3)2∙3H2O、3.13份Al(NO3)3∙9H2O、0.36份 Ce(NO3)3.6H2O和0.37份Er(NO3)3∙5H2O分散于50份去离子水中形成混合盐溶液；将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于70份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约20份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH10~11后，在1500转/分的搅拌速度下，将混合盐和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1500转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到500oC，并于500oC下保温3小时，自然冷却后，获得本发明的锌铜铝铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂约3.36份。取1份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为97 mg/L、410mg/L和300倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附15分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物、COD和色度分别降至7 mg/L（去除率为92.8%）、44 mg/L（去除率89.3%）和20倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用5月中下旬中午阳光照射5小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附的木素等有机污染物降解率超过90%。
实施例2
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O、1.45份Cu(NO3)2∙3H2O、3.0份Al(NO3)3∙9H2O、0.43份 Ce(NO3)3.6H2O和0.44份Er(NO3)3∙5H2O分散于40份去离子水中形成混合盐溶液；将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于70份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约10份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH10~11后，在1500转/分的搅拌速度下，将混合盐和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1500转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到500oC，并于500oC下保温3小时，自然冷却后，获得本发明的锌铜铝铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂约3.41份。取0.4份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为80mg/L、300mg/L和200倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附10分钟后，停止搅拌，自然沉降15分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物、COD和色度分别降至10 mg/L（去除率87.5%）、50 mg/L（去除率83.3%）和20倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用300W氙灯照射5小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附的木素等有机污染物降解率超过90%。
实施例3
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O、1.45份Cu(NO3)2∙3H2O、3.22份Al(NO3)3∙9H2O、0.31份 Ce(NO3)3.6H2O和0.32份Er(NO3)3∙5H2O分散于40份去离子水中形成混合盐溶液；将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于70份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约10份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH10~11后，在1500转/分的搅拌速度下，将混合盐和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1500转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到500oC，并于500oC下保温3小时，自然冷却后，获得本发明的锌铜铝铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂约3.33份。取2份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为100mg/L、500mg/L和400倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附10分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物、COD和色度分别降至9 mg/L（91%）、46 mg/L（去除率90.8%）和20倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用150W APOLLO太阳光模拟器照射4小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附的木素等有机污染物降解率超过90%。
实施例4
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O、1.45份Cu(NO3)2∙3H2O、3.13份Al(NO3)3∙9H2O、0.36份 Ce(NO3)3.6H2O和0.37份Er(NO3)3∙5H2O分散于50份去离子水中形成混合盐溶液；将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于70份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约20份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH10~11后，在1500转/分的搅拌速度下，将混合盐和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1500转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到500oC，并于500oC下保温3小时，自然冷却后，获得本发明的锌铜铝铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂约3.36份。取1.5份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为97mg/L、410mg/L和300倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附15分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物、COD和色度分别降至5 mg/L（去除率为94.8%）、41 mg/L（去除率90%）和10倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用5月中下旬中午阳光照射3小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附的木素等有机污染物降解率超过90%。
实施例5
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O、1.45份Cu(NO3)2∙3H2O、3.22份Al(NO3)3∙9H2O、0.31份 Ce(NO3)3.6H2O和0.32份Er(NO3)3∙5H2O分散于40份去离子水中形成混合盐溶液；将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于70份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约10份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH10~11后，在1500转/分的搅拌速度下，将混合盐和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1500转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到500oC，并于500oC下保温3小时，自然冷却后，获得本发明的锌铜铝铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂约3.33份。取2份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为100mg/L、500mg/L和400倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附10分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物、COD和色度分别降至9 mg/L（91%）、46 mg/L（去除率90.8%）和20倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用300W氙灯照射3小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附的木素等有机污染物降解率超过90%。
对比例1
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O和1.45份Cu(NO3)2∙3H2O分散于35份去离子水中形成二价金属盐溶液；另将3.13份Al(NO3)3∙9H2O和0.74份Er(NO3)3∙5H2O分散于15份去离子水中形成三价金属盐溶液；将二价金属盐溶液和三价金属盐溶液混合，形成混合盐溶液。将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于100份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约20份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH 10~11后，在1000转/分的搅拌速度下，将混合盐溶液和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐溶液与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1000转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到500转/分，同时将反应液升温到65oC，并于65oC老化3小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于55oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以2oC/分钟的速度升温到800oC，并于800oC下保温3小时，自然冷却后，获得具有优异近红外光催化效果的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂约3.18份。取1份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为97 mg/L、410mg/L和300倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附15分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物降至86 mg/L（去除率为11.3%），COD降低到360 mg/L（去除率12.2%），色度降到250倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用利用5月中下旬中午阳光照射3小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附木素等有机污染物降解率超过90%。
对比例2
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O和1.45份Cu(NO3)2∙3H2O分散于35份去离子水中形成二价金属盐溶液；另将3.13份Al(NO3)3∙9H2O和0.74份Er(NO3)3∙5H2O分散于15份去离子水中形成三价金属盐溶液；将二价金属盐溶液和三价金属盐溶液混合，形成混合盐溶液。将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于100份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约20份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH 10~11后，在1000转/分的搅拌速度下，将混合盐溶液和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐溶液与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1000转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到500oC，并于500oC下保温3小时，自然冷却后，获得锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂约3.39份。取1份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为97 mg/L、410mg/L和300倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附15分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物降至19 mg/L（去除率为80.4%），COD降低到136 mg/L（去除率66.8%），色度降到100倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用利用5月中下旬中午阳光照射5小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附木素等有机污染物降解率超过90%。
对比例3
将7.14份Zn(NO3)2∙6H2O、1.45份Cu(NO3)2∙3H2O、3.13份Al(NO3)3∙9H2O、0.36份 Ce(NO3)3.6H2O和0.37份Er(NO3)3∙5H2O分散于50份去离子水中形成混合盐溶液；将2.4份NaOH和2.1份Na2CO3分散于70份去离子水中，形成混合碱溶液。在反应器中加入约20份去离子水，用混合碱溶液滴定至pH10~11后，在1500转/分的搅拌速度下，将混合盐和混合碱溶液同时滴加到反应器中，并调整滴加速度，将反应pH维持在10~11，并确保混合盐与混合碱溶液同时滴加完毕。滴加完毕后，继续在1500转/分的搅拌速度下搅拌1小时。之后将搅拌器转速降低到200转/分，同时将反应液升温到60oC，并于60oC老化5小时。自然静置冷却到室温后，将沉淀物用去离子水洗涤至中性，并于50oC真空干燥并研磨后，置于马弗炉内，以1oC/分钟的速度升温到800oC，并于800oC下保温3小时，自然冷却后，获得本发明的锌铜铝铒复合氧化物吸附型全谱光催化剂约3.17份。取1份，将其投入到2000份悬浮物、COD和色度分别为97 mg/L、410mg/L和300倍的制浆造纸废水中，在搅拌下与废水接触吸附15分钟后，停止搅拌，自然沉降10分钟，将吸附有木素等残余有机物的催化剂分离后，测得悬浮物、COD和色度分别降至82 mg/L（去除率为15.5%）、340 mg/L（去除率17.1%）和200倍。将吸附有木素等残余有机物的锌铜铝铒复合氧化物全谱光催化剂利用5月中下旬中午阳光照射5小时，吸附的木素等有机污染物几乎全部降解，吸附的木素等有机污染物降解率超过90%。
Claims (6)
1.一种锌铜铝铈铒复合氧化物，其特征在于，化学结构式为：ZnaCubAlmCenEroOa+b+1.5m+1.5n+1.5o，其中，a：b=4:1，m：n:o=8-12:1:1，a+b：m+n+o=3:1；
呈不规则片状结构，平均直径为150-200nm；
应用于在可见光、近红外光或紫外光下，作为催化剂催化降解有机物；所述的有机物为制浆造纸废水中的有机物。
2.根据权利要求1所述的锌铜铝铈铒复合氧化物，其特征在于，由以下方法制备：
1)根据化学结构式摩尔比，称取各元素的硝酸盐，溶于水中，形成混合盐溶液；
2)将氢氧化钠和碳酸钠按3：1的摩尔比溶解于去离子水中，形成混合碱溶液；
3)将混合盐溶液和混合碱溶液滴加入反应器中，调节pH至10-11，形成共沉淀物胶体，搅拌至分散均匀，升温至60℃后，恒温反应5h，自然冷却至室温，用去离子水洗涤沉淀至中性，干燥并研磨沉淀；
4)将干燥研磨后的沉淀高温煅烧，得锌铜铝铈铒复合氧化物。
3.根据权利要求2所述的锌铜铝铈铒复合氧化物，其特征在于，所述的步骤4）温度为500℃，煅烧3h。
4.根据权利要求2所述的锌铜铝铈铒复合氧化物，其特征在于，所述的步骤3）具体操作为：激烈搅拌下将混合盐溶液和混合碱溶液同时滴加到反应器中，控制反应混合物pH在10~11之间，形成共沉淀物胶体；继续激烈搅拌1小时，使共沉淀物完全分散均匀后，将共沉淀物胶体升温至60℃，轻度搅拌5小时，自然冷却到室温后，用去离子水洗涤至中性，并将沉淀物于50℃真空干燥并研磨。
5.根据权利要求1所述的锌铜铝铈铒复合氧化物，其特征在于，相对制浆造纸废水，所述的锌铜铝铈铒复合氧化物的投放量为0.2-1.0公斤/吨。
6.根据权利要求1所述的锌铜铝铈铒复合氧化物，其特征在于，所述的制浆造纸废水，为含有木素及其他残余有机物的经一级物化和二级生化处理后的制浆造纸废水；废水COD在300~500 mg/L，色度200~400倍，悬浮物小于100 mg/L。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014010101A1 (en) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | L'oreal | Composite pigment and method for preparing the same |
| CN103951833A (zh) * | 2014-05-04 | 2014-07-30 | 东北林业大学 | 类水滑石光催化降解木质素的方法 |
| CN105032440A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-11-11 | 齐鲁工业大学 | 一种锌铜铝铒复合氧化物及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-10-30 CN CN202011187658.XA patent/CN113101938A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014010101A1 (en) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | L'oreal | Composite pigment and method for preparing the same |
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Non-Patent Citations (3)
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