[发明专利]一种可见光活化过一硫酸盐处理染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的 方法。

背景技术

印染工业的发展导致染料废水污染问题日益严峻，染料废水的色度高、毒性大且 难以生物降解，严重威胁水生生物生长、人体健康和生态环境安全。高级氧化技术因其可以 在反应过程中产生具有强氧化性的羟基自由基(^●OH)，被广泛应用于染料废水处理中。但作 为^●OH主要来源的双氧水(H₂O₂)因化学稳定性较差，且不易于储存和运输的缺点限制了基 于^●OH的高级氧化技术的实际应用。近年来，基于硫酸根自由基(SO₄^●?)的高级氧化技术作为 一种新型的高级氧化技术成为了学者们研究的新领域。与H₂O₂相比，过硫酸盐具有更好的化 学稳定性，便于储存和运输，因此受到极大的关注。过硫酸盐包括过一硫酸盐和过二硫酸 盐，其中过一硫酸盐在有机物降解过程中显示出更好的活化效果，参见文献(Applied CatalysisB:Environmental,2016,181,103-117)。

活化过一硫酸盐有很多种方法，包括高温热解、紫外光(UV)辐射、过渡金属离子、 活性炭、零价铁和微波等，然而，其中有些方法的能耗较高，有些方法可能会带来有毒金属 离子的二次污染。因此，发展新颖、低能耗、高效且无二次污染的活化过一硫酸盐的方法显 得十分必要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法。主要 解决的技术问题是：现有处理染料废水的技术中，使用过渡金属类催化剂容易带来二次污 染；现有的光活化过一硫酸盐方法中所用光源大多是紫外光，而在以可见光作为光源的反 应中需要另外加入催化剂，废水处理成本较高。

为解决上述问题，本发明采取以下的技术方案：

一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：在染料废水中加入氧 化剂过一硫酸盐，其中染料与氧化剂的摩尔比为1:20~400，在可见光的辐射下使其进行 反应。

作为优选，所述染料具有光敏化特性，所述染料为香豆素343、茜素紫3B、茜素红、 孔雀绿、吖啶橙、罗丹明B以及曙红Y中的任一种或几种的组合。

作为优选，所述染料为罗丹明B或曙红Y。

作为优选，所述氧化剂为过一硫酸氢铵、过一硫酸氢钠以及过一硫酸氢钾中的任 一种。

作为优选，所述氧化剂为过一硫酸氢钾(2KHSO₅·KHSO₄·K₂SO₄)。

作为优选，选择金属卤化物灯、氙灯、汞灯以及LED灯中的任一种作为可见光光源。

作为优选，选择白光LED灯作为可见光光源，所述LED光源波长为455nm，其光效率 约为70lmW^?1，高于其他可见光光源的光效率，选用LED灯作为可见光光源具有更好的节能 效果。

一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法的机理在于染料的光敏化作用， 具有光敏化特性的染料吸收可见光后受到激发由基态跃迁到激发态，因激发态的染料分子 的氧化还原电位低于过一硫酸盐的氧化还原电位，参见文献(EnvironmentalScience& Technology,2009,43,8316-8366;SeparationandPurificationTechnology, 2011,80,626-634)，激发态的染料分子从热力学角度来说可以活化过一硫酸盐产生SO₄^●?，同时SO₄^●?可以转化生成^●OH，这些自由基攻击染料分子从而实现染料的脱色，其具体的 反应包括以下四个过程：

Dye+hν→Dye^*(1)

Dye^*+HSO₅^?→SO₄^●?+OH^?+Dye^+●(2)