CN113371902A - 一种降解cod的方法 - Google Patents
一种降解cod的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113371902A CN113371902A CN202110520241.9A CN202110520241A CN113371902A CN 113371902 A CN113371902 A CN 113371902A CN 202110520241 A CN202110520241 A CN 202110520241A CN 113371902 A CN113371902 A CN 113371902A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene oxide
- carbon nanotube
- tio
- composite material
- walled carbon
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 25
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 20
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 3
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 8
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Inorganic materials [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
- B01J21/185—Carbon nanotubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/036—Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
-
- 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
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
-
- 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
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种降解COD的方法,该方法是指:将废水采用酸或碱调节pH值至3.0~7.0后,按300 mL:1 g的比例加入光催化剂TiO2‑氧化石墨烯‑多壁碳纳米管三维复合材料,于80℃进行紫外光照射1.5h即可。本发明通过TiO2‑氧化石墨烯‑多壁碳纳米管的协同作用,提供了更多的光生电子的输运通道,进而提高了光催化降解COD的效率。
Description
技术领域
本发明涉及环境科技领域,尤其涉及一种降解COD的方法。
背景技术
高浓度有机化工废水是指水质很差,具有很高的化学需氧量(COD),色度很深,含有较多的难降解物质,B/C比低,具有较强的腐蚀性,对环境污染大,直接生化处理困难。传统含COD废水的处理技术主要有氧化-吸附法、吸附法、生物化学法以及焚烧法等。当前常用的处理高COD化工废水的技术主要包括:光催化法、高级氧化法、溶剂萃取法等。其中光催化技术最为普遍,但现有的光催化处理技术对 COD 降解有一定局限性,不是效果不佳,就是成本较高。
近年来,研究人员将TiO2与其他材料形成复合材料作为光催化剂,例如TiO2单独与石墨烯或碳纳米管形成复合材料中可以传导光照TiO2产生的电子,抑制光生电子-空穴对的复合,在一定程度上可提高光生电子和空穴的利用率,而且复合材料的比表面积高于单纯的TiO2,也有助于提高光催化降解效率,但是这种复合材料的光催化性能却不是最好.原因可能涉及两个方面:一方面,随着石墨烯或碳纳米管在复合材料比例的增加,复合材料的比表面积增加,有助于提高复合材料的吸附性能;另一方面,石墨烯或碳纳米管比例的增加势必会导致TiO2比例的减小,毕竟光催化作用主要还是由TiO2来完成,所以石墨烯或碳纳米管的比例过大反而会造成光催化性能减弱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效提高降解效率的降解COD的方法。
为解决上述问题,本发明所述的一种降解COD的方法,其特征在于:将废水采用酸或碱调节pH值至3.0~7.0后,按300 mL:1 g的比例加入光催化剂TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料,于80℃进行紫外光照射1.5h即可。
所述酸是指体积浓度为20~45%的H2SO4。
所述碱是指质量浓度为15~30%的NaOH溶液。
所述TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料按下述方法制得:
⑴利用改进Hummer法制备氧化石墨烯(GO)粉体;
⑵将多壁碳纳米管采用混酸纯化,得到纯化多壁碳纳米管;
⑶将所述纯化多壁碳纳米管与所述氧化石墨烯混合,制备氧化石墨烯-碳纳米管复合材料(GO/MWCNTs);
⑷所述氧化石墨烯-碳纳米管复合材料采用溶胶-凝胶法制得GO-MWCNTs -TiO2复合催化剂。
所述步骤⑵中纯化多壁碳纳米管是指先将浓H2SO4和浓HNO3 按3:1的体积比混合均匀的混酸倒入原始多壁碳纳米管中,经超声震荡25 min后于60℃恒温水浴锅中以150 r/min的速度机械搅拌3 h,待反应结束后,采用去离子水稀释3倍并静置、过滤、干燥、研磨即得。
所述步骤⑶中氧化石墨烯-碳纳米管复合材料是指将0.2 g所述氧化石墨烯、0.4g所述纯化多壁碳纳米管分别分散在100 mL无水乙醇中,超声处理2 h;然后将纯化多壁碳纳米管分散液逐滴滴加到氧化石墨烯分散液中,持续超声2 h,使两者均匀混合,得到产物;该产物经过滤、洗涤、60 ℃抽真空干燥12 h后研磨至80~100目即得。
所述步骤⑷中溶胶-凝胶法制得GO-MWCNTs -TiO2复合催化剂是指所述氧化石墨烯-碳纳米管复合材料在无水乙醇中超声分散120min,得到1g/L的悬浮液;然后在连续搅拌下将质量浓度为0.5%的TiO2水溶液缓慢滴加到所述悬浮液中,待溶液成凝胶状态时,经烘干、焙烧、研磨即得;所述氧化石墨烯-碳纳米管复合材料与所述TiO2水溶液中的TiO2的质量比为1:5。
所述烘干条件是指温度为80℃,时间为120~150min。
所述焙烧条件是指温度为450℃,时间为120min。
所述紫外光照射的条件是指波长为350~380nm、光强为 5000 μw/cm2,光源距液面为 15cm,同时保持空气流通。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明通过将混酸纯化后的多壁碳纳米管插入或者贴附在氧化石墨烯片的内部或表面,以克服TiO2与石墨烯或碳纳米管复合无法单独形成三维结构的问题。
2、本发明采用TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料作为光催化剂降解废水中的COD,克服了TiO2单独与石墨烯或碳纳米管复合表面积小,表面活性低的问题,达到节能降耗的目的。
3、本发明通过TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管的协同作用,提供了更多的光生电子的输运通道,进而提高了光催化降解COD的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明纯化后的多壁碳纳米管。
具体实施方式
一种降解COD的方法,将废水采用酸或碱调节pH值至3.0~7.0后,按300 mL:1 g的比例加入光催化剂TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料,于80℃、波长为350~380nm、光强为 5000 μw/cm2进行紫外光照射1.5h即可。光源距液面为 15cm,同时保持空气流通。
其中:酸是指体积浓度为20~45%的H2SO4。
碱是指质量浓度为15~30%的NaOH溶液。
TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料按下述方法制得:
⑴利用改进Hummer法制备氧化石墨烯(GO)粉体。具体过程如下:
①取天然鳞片石墨4 g和92 mL浓H2SO4放入温度保持在0~5 ℃的冰水浴中,得到混合液A;
②将4 g天然鳞片石墨放入92 mL的浓H2SO4机械搅拌,并维持温度在10 ℃以下,并缓慢加入2 g NaNO3和12 g KMnO4混合物到完全溶解的石墨中,温度维系在10 ℃以下,100r/min机械搅拌2.5 h,得到混合液B;
③在三颈瓶中加入混合液A和混合液B,放入35 ℃的恒温水浴锅中,保温、机械搅拌30 min,在此过程中加入184 mL温热的去离子水稀释;
④取出步骤③反应后的的三颈瓶,放入85 ℃恒温水浴锅中以100r/min的速率搅拌24 min,之后将溶液用温热去离子水稀释到560 mL,原速搅拌5 min,随后倒入30%过氧化氢30 mL,继续保温5 min;
⑤反应后产物静置12 h,倒掉上层清夜,用1%的盐酸洗涤沉淀,然后10000 r/min离心,直至检测不出SO4 2-为止。随后用去离子水洗涤,得到分散液;
⑥将分散液经超声离心处理,抽掉上清液,产物放在真空干燥箱,60 ℃真空干燥8h,即得氧化石墨烯。
⑵将多壁碳纳米管采用混酸纯化,以便引入羟基、羧基等基团到多壁碳纳米管表面,得到纯化多壁碳纳米管,如图1所示。具体过程如下:
ⅰ取原始多壁碳纳米管2 g、浓H2SO4 60 mL和浓HNO3 20 mL,并将两种酸混合均匀;
ⅱ将混酸倒入原始碳纳米管中,经超声震荡25 min,使其在混酸中分散均匀,得到混合物;
ⅲ将混合物放入60℃恒温水浴锅中以150 r/min的速度机械搅拌3 h,待反应结束后,采用去离子水稀释3倍并静置0.5h,然后过滤,得到产物;
ⅳ将产物经60℃抽真空干燥、研磨80目,即得纯化多壁碳纳米管。
⑶将纯化多壁碳纳米管与氧化石墨烯混合,制备氧化石墨烯-碳纳米管复合材料(GO/MWCNTs)。具体过程如下:
将氧化石墨烯(GO)0.2 g、纯化多壁碳纳米管(MWCNTs)0.4 g分别分散在100 mL无水乙醇中,超声处理2 h;然后将纯化多壁碳纳米管分散液逐滴滴加到氧化石墨烯分散液中,持续超声2 h,使两者均匀混合,得到产物;产物经过滤、洗涤、60 ℃抽真空干燥12 h后研磨至80~100目即得。洗涤是指分别用去离子水和无水乙醇洗3~4次。
⑷氧化石墨烯-碳纳米管复合材料采用溶胶-凝胶法制得GO-MWCNTs -TiO2复合催化剂。具体过程如下:
0.1gGO/MWCNTs在100mL无水乙醇中超声分散120min,得到1g/L的悬浮液;然后在连续搅拌下将质量浓度为0.5%的TiO2水溶液缓慢滴加到悬浮液中,待溶液成凝胶状态时,先于80℃烘干120~150min,随后于450℃在马弗炉焙烧120min,待冷却后研磨即得;氧化石墨烯-碳纳米管复合材料与TiO2水溶液中的TiO2的质量比(g/g)为1:5。
【降解COD对比实验】
实施例1
启动紫外光反应器,取废水进行降解COD的实验,在催化合成仪中加入废水溶液,调节pH至3.0~7.0后,加入光催化剂GO-MWCNTs-TiO2复合材料,在波长为350~380nm下进行反应。按照废水与GO-MWCNTs-TiO2复合材料300:1(mL/g)进行工艺操作,紫外光照 1.5h,光照条件:λ=350~380 nm,光强为 5000 μw/cm2,光源距液面为 15cm,反应温度80℃,pH=7.0,得到COD的降解率为97.5%。
对比例1
启动紫外光反应器,取废水进行降解COD的实验,在催化合成仪中加入废水溶液,调节pH至3.0~7.0后,加入光催化剂TiO2,在波长为350~380nm下进行反应。按照废水与TiO2300:1(mL/g)进行工艺操作,紫外光照 1.5h,光照条件:λ=350~380 nm,光强为 5000 μw/cm2,光源距液面为 15cm,反应温度80℃,pH=7.0,得到COD的降解率为57%。
对比例2
启动紫外光反应器,取废水进行降解COD的实验,在催化合成仪中加入废水溶液,调节pH至3.0~7.0后,加入光催化剂GO -TiO2复合材料,在波长为350~380nm下进行反应。按照废水与GO-TiO2复合材料300:1(mL/g)进行工艺操作,紫外光照 1.5h,光照条件:λ=350~380 nm,光强为 5000 μw/cm2,光源距液面为 15cm,反应温度80℃,pH=7.0,得到COD的降解率为84.5%。
对比例3
启动紫外光反应器,取废水进行降解COD的实验,在催化合成仪中加入废水溶液,调节pH至3.0~7.0后,加入光催化剂MWCNTs-TiO2复合材料,在波长为350~380nm下进行反应。按照废水与MWCNTs-TiO2复合材料300:1(mL/g)进行工艺操作,紫外光照 1.5h,光照条件:λ=350~380 nm,光强为 5000 μw/cm2,光源距液面为 15cm,反应温度80℃,pH=7.0,得到COD的降解率为79.2%。
由对比实验可以看出,本发明方法可以显著提高废水COD降解率。
Claims (10)
1.一种降解COD的方法,其特征在于:将废水采用酸或碱调节pH值至3.0~7.0后,按300mL:1 g的比例加入光催化剂TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料,于80℃进行紫外光照射1.5h即可。
2.如权利要求1所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述酸是指体积浓度为20~45%的H2SO4。
3.如权利要求1所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述碱是指质量浓度为15~30%的NaOH溶液。
4.如权利要求1所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述TiO2-氧化石墨烯-多壁碳纳米管三维复合材料按下述方法制得:
⑴利用改进Hummer法制备氧化石墨烯粉体;
⑵将多壁碳纳米管采用混酸纯化,得到纯化多壁碳纳米管;
⑶将所述纯化多壁碳纳米管与所述氧化石墨烯混合,制备氧化石墨烯-碳纳米管复合材料;
⑷所述氧化石墨烯-碳纳米管复合材料采用溶胶-凝胶法制得GO-MWCNTs -TiO2复合催化剂。
5.如权利要求4所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述步骤⑵中纯化多壁碳纳米管是指先将浓H2SO4和浓HNO3 按3:1的体积比混合均匀的混酸倒入原始多壁碳纳米管中,经超声震荡25 min后于60℃恒温水浴锅中以150 r/min的速度机械搅拌3 h,待反应结束后,采用去离子水稀释3倍并静置、过滤、干燥、研磨即得。
6.如权利要求4所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述步骤⑶中氧化石墨烯-碳纳米管复合材料是指将0.2 g所述氧化石墨烯、0.4 g所述纯化多壁碳纳米管分别分散在100 mL无水乙醇中,超声处理2 h;然后将纯化多壁碳纳米管分散液逐滴滴加到氧化石墨烯分散液中,持续超声2 h,使两者均匀混合,得到产物;该产物经过滤、洗涤、60 ℃抽真空干燥12 h后研磨至80~100目即得。
7.如权利要求4所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述步骤⑷中溶胶-凝胶法制得GO-MWCNTs -TiO2复合催化剂是指所述氧化石墨烯-碳纳米管复合材料在无水乙醇中超声分散120min,得到1g/L的悬浮液;然后在连续搅拌下将质量浓度为0.5%的TiO2水溶液缓慢滴加到所述悬浮液中,待溶液成凝胶状态时,经烘干、焙烧、研磨即得;所述氧化石墨烯-碳纳米管复合材料与所述TiO2水溶液中的TiO2的质量比为1:5。
8.如权利要求7所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述烘干条件是指温度为80℃,时间为120~150min。
9.如权利要求7所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述焙烧条件是指温度为450℃,时间为120min。
10.如权利要求1所述的一种降解COD的方法,其特征在于:所述紫外光照射的条件是指波长为350~380nm、光强为 5000 μw/cm2,光源距液面为 15cm,同时保持空气流通。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110520241.9A CN113371902B (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种降解cod的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110520241.9A CN113371902B (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种降解cod的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113371902A true CN113371902A (zh) | 2021-09-10 |
CN113371902B CN113371902B (zh) | 2022-09-16 |
Family
ID=77572547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110520241.9A Active CN113371902B (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种降解cod的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113371902B (zh) |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GR1005517B (el) * | 2005-12-19 | 2007-05-24 | Εθνικο Κεντρο Ερευνας Φυσικων Επιστημων (Εκεφε) -"Δημοκριτος" | Υδατικα εναιωρηματα τιτανιας και αντιστοιχα νανοκρυσταλλικα υμενια και σκονες διοξειδιου του τιτανιου |
US20090223412A1 (en) * | 2006-07-14 | 2009-09-10 | Matthias Bockmeyer | Stable suspension of crystalline tiO2 particles of hydrothermally treated sol-gel precursor powders |
EP2418238A1 (en) * | 2010-08-11 | 2012-02-15 | SIRAP-GEMA S.p.A. | Titanium dioxide-coated expanded polymer sheet having photocatalytic activity, container and packaging for foodstuffs obtained from such polymer sheet |
CN103551150A (zh) * | 2013-07-12 | 2014-02-05 | 江苏大学 | 一种基于碳质材料的磁性复合光催化剂的制备方法 |
KR20140085869A (ko) * | 2012-12-28 | 2014-07-08 | 전자부품연구원 | 수처리용 복합체 멤브레인 및 그 제조방법 |
KR20140094861A (ko) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | 전자부품연구원 | 수처리용 그래핀-카본나노튜브 복합 구조체 제조방법 및 이를 이용한 멤브레인 제조방법 |
CN105478074A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种重金属离子去除剂的制备方法及应用 |
CN106277172A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-01-04 | 华北电力大学 | 一种利用石墨烯片与碳纳米管三维复合物吸附水中重金属的方法 |
CN106410167A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-15 | 杭州电子科技大学 | 一种多层石墨烯纳米碳管三维碳材料填充纳米硅复合材料及其制备方法 |
CN106582626A (zh) * | 2015-10-15 | 2017-04-26 | 济南大学 | 一种新型银离子掺杂TiO2复合材料的制备方法及应用 |
CN106914231A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-07-04 | 长安大学 | 单层纳米TiO2@酵母碳球的自组装合成方法及其应用 |
CN109490390A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-19 | 鲁东大学 | 氧化石墨烯-多壁碳纳米管-Au@Pt NPs无酶葡萄糖电化学传感器的制备方法 |
CN109652012A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-19 | 北京工业大学 | 一种自漂浮高效光热转换海水淡化材料的制备方法及应用 |
CN110686589A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-14 | 南京理工大学 | 高灵敏度大应变柔性应变传感器及其制备方法 |
CN111054395A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-24 | 中国环境科学研究院 | 一种可见光催化剂及其制备方法和应用 |
CN111809063A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 上海师范大学 | 一种光催化金属溶解方法 |
CN112553465A (zh) * | 2019-09-26 | 2021-03-26 | 上海师范大学 | 一种光催化选择性金属溶解剂及溶解方法 |
-
2021
- 2021-05-13 CN CN202110520241.9A patent/CN113371902B/zh active Active
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GR1005517B (el) * | 2005-12-19 | 2007-05-24 | Εθνικο Κεντρο Ερευνας Φυσικων Επιστημων (Εκεφε) -"Δημοκριτος" | Υδατικα εναιωρηματα τιτανιας και αντιστοιχα νανοκρυσταλλικα υμενια και σκονες διοξειδιου του τιτανιου |
US20090223412A1 (en) * | 2006-07-14 | 2009-09-10 | Matthias Bockmeyer | Stable suspension of crystalline tiO2 particles of hydrothermally treated sol-gel precursor powders |
EP2418238A1 (en) * | 2010-08-11 | 2012-02-15 | SIRAP-GEMA S.p.A. | Titanium dioxide-coated expanded polymer sheet having photocatalytic activity, container and packaging for foodstuffs obtained from such polymer sheet |
KR20140085869A (ko) * | 2012-12-28 | 2014-07-08 | 전자부품연구원 | 수처리용 복합체 멤브레인 및 그 제조방법 |
KR20140094861A (ko) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | 전자부품연구원 | 수처리용 그래핀-카본나노튜브 복합 구조체 제조방법 및 이를 이용한 멤브레인 제조방법 |
CN103551150A (zh) * | 2013-07-12 | 2014-02-05 | 江苏大学 | 一种基于碳质材料的磁性复合光催化剂的制备方法 |
CN106582626A (zh) * | 2015-10-15 | 2017-04-26 | 济南大学 | 一种新型银离子掺杂TiO2复合材料的制备方法及应用 |
CN105478074A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种重金属离子去除剂的制备方法及应用 |
CN106277172A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-01-04 | 华北电力大学 | 一种利用石墨烯片与碳纳米管三维复合物吸附水中重金属的方法 |
CN106410167A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-15 | 杭州电子科技大学 | 一种多层石墨烯纳米碳管三维碳材料填充纳米硅复合材料及其制备方法 |
CN106914231A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-07-04 | 长安大学 | 单层纳米TiO2@酵母碳球的自组装合成方法及其应用 |
CN109490390A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-19 | 鲁东大学 | 氧化石墨烯-多壁碳纳米管-Au@Pt NPs无酶葡萄糖电化学传感器的制备方法 |
CN109652012A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-19 | 北京工业大学 | 一种自漂浮高效光热转换海水淡化材料的制备方法及应用 |
CN111809063A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 上海师范大学 | 一种光催化金属溶解方法 |
CN112553465A (zh) * | 2019-09-26 | 2021-03-26 | 上海师范大学 | 一种光催化选择性金属溶解剂及溶解方法 |
CN110686589A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-14 | 南京理工大学 | 高灵敏度大应变柔性应变传感器及其制备方法 |
CN111054395A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-24 | 中国环境科学研究院 | 一种可见光催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
GOWUN JUNG等: "Synthesis and Photocatalytic Performance of PVA/TiO2/Graphene-MWCNT Nanocomposites for Dye Removal", 《J. APPL. POLYM. SCI.》 * |
付长璟等: "《石墨烯的制备、结构及应用》", 31 July 2016, 哈尔滨工业大学出版社 * |
侯新刚等: "GO/SWCNTs分子筛膜制备及其分离CO_2和N_2性能", 《兰州理工大学学报》 * |
李清文等: "《碳纳米管纤维》", 31 July 2018, 国防工业出版社 * |
贾丽华等: "《化学工程与工艺综合实验》", 30 September 2009, 哈尔滨工程大学出版社 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113371902B (zh) | 2022-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108355696B (zh) | 黑磷/g-C3N4复合可见光光催化材料及其制备方法和应用 | |
JP5756525B2 (ja) | 二酸化マンガンナノロッドの製造方法及び使用 | |
CN101653728B (zh) | 铁酸锌/二氧化钛纳米复合可见光光催化剂的制备方法及其应用 | |
CN107252696B (zh) | 一种剑麻碳纤维光催化剂的制备方法 | |
CN110237834B (zh) | 一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法 | |
CN108993550B (zh) | 一种表面氧空位改性的溴氧铋光催化剂及其制备方法 | |
Zhang et al. | Immobilization laccase on heterophase TiO2 microsphere as a photo-enzyme integrated catalyst for emerging contaminants degradation under visible light | |
CN109939643A (zh) | α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用 | |
CN115197591A (zh) | 一种可见光催化复合材料及其制备方法 | |
CN108654678A (zh) | 一种类芬顿氧化催化剂及其应用 | |
CN113289647B (zh) | 一种生物炭掺杂BiOBrxCl1-x光催化剂、制备方法及应用 | |
CN107952464A (zh) | 一种新型光催化材料及双光催化电极自偏压污染控制系统 | |
CN105457658A (zh) | 一种模拟光合作用降解污染物同时产氢的z型催化剂及其制备方法 | |
CN111974404A (zh) | 光助BiFe1-xCuxO3活化过一硫酸盐处理水体残留环丙沙星的方法 | |
Mohamed et al. | Hollow N-TiO2/MnO2 nanocomposite based yeast biomass for gaseous formaldehyde degradation under visible light | |
CN109395759B (zh) | 一种具有核壳结构的Fe3C纳米粒子及其制备方法和应用 | |
CN113117721B (zh) | 一种氰基功能化g-C3N4胶体催化剂、其制备方法及应用 | |
CN113231059B (zh) | 用于电子束污水处理的复合催化剂及其制备方法和应用 | |
CN102198392A (zh) | 一种碳包裹二氧化钛复合材料的制备方法及其应用 | |
CN104368338B (zh) | 一种具有氨基修饰的Pd/TiO2光催化剂的制备方法 | |
CN112221525B (zh) | 一种具有可持续高效净水功能的人工浮萍 | |
CN113371902B (zh) | 一种降解cod的方法 | |
CN109078644B (zh) | 石墨烯负载Bi-BiOCl-TiO2光催化剂及制法 | |
CN102847536B (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
CN116212931A (zh) | 一种可见光驱动的海水原位Fenton体系及其在快速降解水中有机微污染物中的应用 |
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 |