[发明专利]一种催化光降解污水的方法

说明书

本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种催化光降解污水的方法，更为具体的是一种催化光降解含酚有机污水的处理方法。本发明采用以水辉石作为载体，以二氰胺钠作为掺杂剂，采用溶胶凝胶法制备出二氰胺钠掺杂的载钛水辉石，采用自制的二氰胺钠掺杂的载钛水辉石作为光催化剂催化降解污水中的酚类有机物；制备出的载钛水辉石相对于传统纳米二氧化钛在紫外光下的吸光度显著增强，吸光带由200‑400nm的紫外光区拓展到了400‑700nm的可见光区；对多种含酚污水均具有较高的降解率。

技术领域

本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种催化光降解污水的方法，更为具体的是一种催化光降解含酚有机污水的处理方法。

背景技术

酚类化合物作为常见的化工原料，用途广泛且用量与日俱增。在诸如冶金、机械制造、玻璃、石油化工、木材纤维、医药、农药、油漆等许多领域排出的废水中均含有酚。酚类物质是一种毒性很强的原型质毒物，可以威胁到一切生物，对人类而言轻则腐蚀皮肤，重则使中枢神经受到抑制甚至引发癌症。

在含酚废水的治理方面最常用的方法有:物理处理法，例如溶剂固体吸附法、萃取法、(蒸汽)气提法、液膜分离法、焚烧法等；化学处理法，例如燃烧法、氧化降解法和混凝沉淀法等；生物处理法，例如活性污泥法、生物膜法等。虽然这些方法发挥了一定作用，但是均存在着不可克服的缺陷，如生物降解受到pH值、温度以及污染物种类的严格限制。上述的方法设备复杂、耗能大、费用高而且容易造成二次污染等缺点。因此，发展高效实用的新型环保处理技术成为各国研究的热点。

与传统方法比较，光催化氧化处理含酚有机污水技术可以在常温常压下将有机污染物彻底氧化成CO₂、H₂O等无毒产物，无二次污染；可以直接利用太阳能来活化光催化剂高效节能等优点。近年来,关于光催化降解有机污水已有很多报道.但大多数光催化材料均在紫外光下才能起到降解有机物的作用，如CN105344377A中公开了一种污水处理用纳米二氧化钛改性光催化剂的制备方法，采用具有磁性的γ-Fe₂O₃为改性剂、以聚丙烯酰胺为包覆剂制备出改性的二氧化钛光催化剂；该催化剂由于具有磁性，方便从水溶液中分离；但是,TiO₂的禁带宽度高达3.20eV,只能被紫外光(仅占太阳光的3％～5％)所激发，限制了其在可见光下的应用场景。延安大学王静在其硕士学位论文中(延安大学，2013，硕士学问论文，Bi₂WO₆的制备及其光催化性能的研究)中以Cu或Ag为掺杂剂制备出金属掺杂的Bi₂WO₆，对紫外和550nm前的可见光响应强烈，催化降解苯酚效果显著，光照90min时，降解率高达98％；但该催化剂稳定性较差，使用四次后颗粒逐渐团聚导致催化性能急剧下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中光催化材料无法在可见光下使用、光催化材料催化活性稳定性低的缺陷；本发明采用以水辉石作为载体，以二氰胺钠作为掺杂剂，采用溶胶凝胶法制备出二氰胺钠掺杂的载钛水辉石，采用自制的二氰胺钠掺杂的载钛水辉石作为光催化剂催化降解污水中的酚类有机物；制备出的载钛水辉石相对于传统纳米二氧化钛在紫外光下的吸光度显著增强，吸光带由200-400nm的紫外光区拓展到了400-700nm的可见光区；对多种含酚污水均具有较高的降解率。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种二氰胺钠掺杂的载钛水辉石的光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

1)载体水辉石的制备：

将正硅酸乙酯(TEOS)(50-55mmol)加入到乙醇(25ml)中在60℃搅拌3h；然后滴加MgCl₂6H₂O(30-40mmol)的去离子水溶液，搅拌4h得均相溶液；