[发明专利]一种能催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化剂组合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料制备技术领域，涉及一种能催化含亚甲基蓝染料废水的 催化剂组合物，尤其涉及一种能催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化剂组合物 K₂Ni(WO₄)₂及其制备方法和应用。

背景技术

目前有机染料废水已经成为主要的水体污染源之一，该废水具有水量大、浓度高、 成分复杂、色度深和难降解等特点，大多数染料还具有毒性、致癌、致畸和致突变的 作用。亚甲基蓝是一种重要的有机化学合成阳离子染料，工业应用非常广泛，例如， 可应用于麻、蚕丝织物、纸张的染色及竹、木的着色，应用于生物、细菌组织的染色 以及应用于制造墨水和色淀等。亚甲基蓝在工业上的广泛应用也将导致含亚甲基蓝染 料废水对水体的严重污染。目前有机染料废水的处理方法主要有生物法、混凝法、光 催化法、吸附法、膜分离法及高级氧化技术等，生物法受pH值、温度、盐份和染料 种类等因素的影响，使得生物法处理的效果不够理想；混凝法的运行费用较高，泥渣 量大而且脱水困难，适用的pH值范围窄；光催化法需要光源照射体系，在实际应用 中受天气影响大；吸附法易受水中的悬浮物和油脂等影响，而且吸附剂用量大和费用 高；膜分离法分为电渗析法、反渗透法、纳滤法和超滤法等，其中电渗析法、反渗透 法、纳滤法的优点是染料去除率高，能回收废水中的染料，工艺简单，但是所用膜的 成本较高，操作压力较大，造成膜法的能耗偏高，影响了其工业化应用；传统的超滤 法由于膜孔径较大，难以去除低分子量的有机污染物。

在氧化技术法中，通常是采用由亚铁离子和双氧水组成的芬顿试剂降解有机染 料，原理是亚铁离子催化双氧水分解有机物，但该方法采用的亚铁离子原料难以回收 而且存在二次污染等缺点。申请号为201110058905.0的专利申请公开了一种可降解 MB工业废水的Cu₂S催化剂的制备方法和应用，该专利将二价铜与有机物4-氯-3-氨 基苯磺酸反应制备铜有机配合物，然后以乙二醇和乙二胺为溶剂，加入铜有机配合物 和可溶性硫化物，在水热反应釜反应6～48小时制得Cu₂S催化剂，但是Cu₂S催化双 氧水降解亚甲基蓝染料的时间是100分钟，该方法存在催化剂Cu₂S制备方法复杂， 降解亚甲基蓝时间长等缺陷。申请号为200510122782.7的专利公开了一种亚甲基蓝 染料废水处理方法及催化剂制备方法，该方法以溶剂热法制备锰的纳米结构氧化物， 并催化双氧水分解亚甲基蓝染料，同样存在催化剂制备复杂，降解亚甲基蓝染料时间 长等不足。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题， 提供一种简单有效的一种能催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化剂组合物及其 制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明通过大量试验研究后获得了如下技术方案：

本发明的一种能催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化剂组合物，是一种三元 复合氧化物，所述复合氧化物的通式为K₂Ni(WO₄)₂，所述复合氧化物可作为催化剂催 化双氧水氧化降解废水中的亚甲基蓝染料。

上述所述的能催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化剂组合物的制备方法，所 述方法包括如下步骤：

(1)将钾化合物、镍盐、钨酸盐和柠檬酸依次加入水中，搅拌溶解，所述钾化合 物中的钾、镍盐中的镍、钨酸盐中的钨和柠檬酸的摩尔比为2：1：2：5～10；

(2)加入乙二醇，乙二醇加入量为柠檬酸摩尔数的3倍，搅拌10min后，加热到 100℃～130℃，继续搅拌形成凝胶；

(3)将凝胶在400℃～900℃下煅烧4～15小时，得到三元复合氧化物K₂Ni(WO₄)₂。

进一步地，上述技术方案中所述的用于催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化 剂组合物的制备方法，其中步骤(3)中所述的煅烧温度为550℃～700℃，煅烧时间 为7小时。

进一步地，上述技术方案中所述的能催化降解含亚甲基蓝染料废水的三元催化剂组 合物的制备方法，步骤(1)中所述钾化合物中的钾、镍盐中的镍、钨酸盐中的钨和柠 檬酸的摩尔比为2：1：2：6。