[发明专利]一种卟啉功能化膜光催化降解有机染料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，具体地说是一种卟啉功能化膜光催化降解有机染料的方法。

背景技术

我国是纺织大国，化学纤维织物更新迅速，每年产生大量的染料废水。染料废水来源复杂，如纺织行业的每一个分支行业以及纺织品生产过程中的各道加工工序均会产生染料废水。当生产不同品种的纺织品时，所需使用的原料、添加的染料、药剂均有区别，从而造成纺织行业废水中必然含有的不同含量和不同种类的有机化学物质，其种类繁多，用量非常大，COD/BOD高，导致水体化学需氧量极高。

有机染料带有一定生色基团，即使浓度不高，仍能使废水具有较深颜色。由于染料种类繁多，所具有的生色基团各异，从而使染料废水的颜色差异较大。此外，染料的分子结构中往往具有环状或杂环结构，其物理稳定性和化学稳定性较好，这些分子结构往往不易被破坏，在自然条件下难以自降解，甚至采用常规的降解方法也往往难以彻底降解完全。而且，染料废水往往还包含难以降解的重金属离子，对动植物的生长具有很大危害作用，甚至对人体健康造成威胁。基于上述危害，染料废水是目前水处理技术上面临的亟需处理的难题。常用的处理方法有吸附法、膜分离法、普通氧化法、生物法等，但是这些方法具有工艺流程复杂、设备要求高、成本高、破坏微环境等缺点。光催化降解法是一种高级氧化法，在太阳光的照射下能有效降解染料，且光催化材料可回收再利用，不会残留在废水中对环境造成二次污染。然而目前用的光催化剂主要为TiO₂，但是TiO₂的禁带宽(3.2eV)，只有在波长短、频率高的紫外光照射下产生光生电子，且产生的光生电子容易与其空穴重新复合。因此，开发具有对可见光响应，在可见光照射下能高效降解染料的光催化剂具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种卟啉功能化膜光催化降解有机染料的方法。

本发明所述的一种卟啉功能化膜光催化降解有机染料的方法，该方法包括以下步骤：(1)将磺化聚砜/聚醚砜共混阴离子膜浸泡到meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉的水溶液中，通过静电吸附将meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉组装到膜表面，构筑卟啉功能化多孔膜；(2)将卟啉功能化多孔膜固定于光催化反应器中；(3)开通氙灯光源，在可见光照射下100～1000mL染料水溶液通过泵输送循环穿过膜，并在膜表面发生降解；在可见光照射下进行染料降解1～10h，染料的降解率达到80％～100％；其中，所述磺化聚砜/聚醚砜共混阴离子膜中磺化聚砜含量为1％～30％；所述meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉的水溶液浓度为10μmol/L～1000μmol/L，pH范围为4～9；所述氙灯光源功率为100W～500W；所述染料为罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙或三者的混合物，染料浓度初始为1mg/L～100mg/L，pH范围为3～10；所述泵输送染料水溶液通过膜的跨膜压差为0.01MPa～0.2MPa。

该方法所用光催化反应器为可透光的有机玻璃膜池，膜池外径5cm～25cm，膜池上下两部分有机玻璃厚度1cm～5cm，通过螺丝螺母固定，膜片夹于膜池中间，通过硅橡胶垫圈进行密封。

附图说明

图1本发明实施例1中所用的光催化反应器示意图。

图2本发明实施例1中罗丹明B的降解率随时间变化曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围：

实施例1

(1)将一片直径为5cm磺化聚砜含量为20％的磺化聚砜/聚醚砜共混阴离子膜浸泡到200mL浓度为200μmol/L，pH值为6.5的meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉的水溶液中，通过静电吸附将meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉组装到膜表面，构筑卟啉功能化多孔膜；(2)将卟啉功能化多孔膜固定于光催化反应器中；(3)开通功率为300W的氙灯光源，在可见光照射下300mL浓度为20mg/L pH值为6.5的罗丹明B染料水溶液通过泵输送循环穿过膜，跨膜压差为0.05MPa，染料在膜表面发生降解，在可见光照射下进行染料降解6h，罗丹明B的降解率达到93.4％；所用光催化反应器示意图如附图1所示，罗丹明B降解率随时间变化曲线如附图2所示。

实施例2

(1)将一片直径为5cm磺化聚砜含量为30％的磺化聚砜/聚醚砜共混阴离子膜浸泡到300mL浓度为100μmol/L，pH值为6.5的meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉的水溶液中，通过静电吸附将meso-四(N-甲基-4-吡啶基)卟啉组装到膜表面，构筑卟啉功能化多孔膜；(2)将卟啉功能化多孔膜固定于光催化反应器中；(3)开通功率为400W的氙灯光源，在可见光照射下500mL浓度为20mg/L pH值为6.5的甲基橙染料水溶液通过泵输送循环穿过膜，跨膜压差为0.05MPa，染料在膜表面发生降解，在可见光照射下进行染料降解6h，甲基橙的降解率达到93.4％；所用光催化反应器示意图如附图1所示，甲基橙降解率随时间变化曲线如附图2所示。