[发明专利]太阳光催化高效降解丙烯腈废水用FSBi掺杂TiO2

说明书

太阳光催化高效降解丙烯腈废水用FSBi掺杂TiO₂/SiO₂催化剂的制备及使用，本发明涉及模拟及自然日光条件照射下光催化降解丙烯腈实际废水COD满足国家排放标准的F、S、Bi共掺杂改性二氧化钛复合氧化物催化剂及其制备方法。本发明首先提供了优化溶胶凝胶法F掺杂的TiO₂催化剂制备方法基础上，即利用硝酸铋和硫脲作为前驱体进行S、Bi共掺杂。F、S、Bi共掺杂改性后的TiO₂催化剂协同作用优势明显，催化剂的光响应范围拓宽，样品表面的酸性位点强度大，特别是硅胶的加入所形成凸凹不平超细纳米粒子的表观形貌和孔结构造成的光散射，有利于光吸收，这对光催化活性的提高起了重要的作用。最适宜的Ti、F、S、Bi的比例为1∶1∶0.5‑5％∶0.1‑3％，适宜的煅烧温度和煅烧时间分别为400‑550℃和3h，该催化剂重复3次，COD仍可从约102降至40mg/L以下。

技术领域

本发明涉及一种丙烯腈实际废水光催化降解用复合氧化物催化剂，具体的说，涉及水相中光催化降解丙烯腈实际废水用二氧化硅作为担载氟、硫、铋共掺改性的二氧化钛的光催化剂制备方法，属于环保技术领域。

背景技术

丙烯腈(acrylonitrile，CH2＝CH-CN，简称AN)是合成ABS工业塑料、腈纶纤维、丁腈橡胶、和树脂的单体，是应用广泛的重要化工原料。在生产、使用过程中，丙烯腈带来的各种环境污染问题日益凸显，且在我国发布的优先控制的有毒化学品名录中位列第四，它毒性强、难降解、残留时间长。丙烯腈废水不仅破坏水体生态系统，并且对人类的健康有极大隐患。然而鉴于市场对丙烯腈有着很大的需求，短时间内无法规避丙烯腈的应用，高效处理丙烯腈废水的方案亟需提出。目前，处理丙烯腈的方法主要还是吸附法，焚烧法，循环活性污泥法等。以上方法不仅成本高，而且去除亦不充分，对工作条件要求苛刻，难以实现对丙烯腈废水污染的有效控制。，丙烯腈废水中最难处理的污染物是聚合物。它主要来自于腈类物质的低分子聚合物或共聚物。这些聚合物在水中一般以胶体态或溶解态形式存在，难以水解并被微生物利用，无法得到有效去除，因此丙烯腈生产废水属于公认的难降解高浓度有机废水。

光催化剂氧化是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成电子空穴对，对吸附于表面的污染物直接进行氧化还原，生成强氧化性的氢氧自由基，将污染物氧化。非均相光催化应用到水处理中有以下独特的优势：能完全有机物和降解的中间产物完全矿化，并且不产生二次污染；降低的操作成本。高活性的氧化物种的产生有利于TiO₂表面光生电子和空穴的分离，并高效的矿化有机污染物。到目前为止，将TiO₂光催化剂应用到水处理领域中仍然面临很多问题和挑战，如何将处理过的废水中的TiO₂分离是一大障碍，催化剂在实际条件复杂的污水中的团聚现象也会大大降低其活性，光催化剂本身的光响应范围和光生电子、空穴的复合问题，光催化反应器的研究也尚处于起步阶段。