[发明专利]一种利用摩擦催化高效降解染料污水的亚微米粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种利用摩擦催化高效降解染料污水的亚微米粉及其制备方法。将高纯碳酸钡、碳酸锶、五氧化二铌和五氧化二钽，根据名义化学式Ba₃Sr₂Nb₈Ta₂O₃₀(BSNT)按化学计量比配料，经一次球磨、干燥、压柱、预烧、二次球磨等工序，利用高温固相反应，最终产物经高能球磨制得BSNT亚微米粉体。将粉体加入染料溶液当中，并加入具有摩擦性质的磁力搅拌子，在低转速下，磁子与BSNT亚微米颗粒之间相互摩擦，使得BSNT亚微米颗粒吸收摩擦机械能，对染料分解具有摩擦催化作用。本方法利用BSNT亚微米粉料的摩擦催化效应降解染料污水，不需要光照，且粉体材料制备简单，适合规模化工业化生产，对染料罗丹明B具有极佳的降解效果，对于治理染料污水降解方面具有重要意义。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种利用摩擦催化高效降解染料污水的方法，具体的说，涉及一种钨青铜结构Ba₃Sr₂Nb₈Ta₂O₃₀(BSNT)铁电体粉料摩擦催化降解染料污水的方法。

背景技术

染料应用在人们的日常生活中，给人类带来丰富多彩的世界的同时，其废弃物以及生产时产生的废液给水体造成严重污染。由于大多数染料易溶于水，易造成水体色度大、透光率降低，导致生态环境破坏。且大多数染料还具有毒性、致癌的潜在作用。所以，染料污水的有效治理一直是行业亟待解决的问题。现有技术主要有主要有物理法、化学法、生物法、光催化法。物理法对染料的处理程度不高。化学法成本高，且副产物多易造成二次污染。生物法对水体PH、温度等条件有一定要求，工艺占地面积大，管理复杂。光催化法由于光利用率低，不能作用于黑暗环境，且大多染料水体透光率低，制约了其实际应用。

发明内容

本发明的催化剂的名义化学式为Ba₃Sr₂Nb₈Ta₂O₃₀。

为实现上述目的，本发明提供了一种降解效率高，生产成本低，处理简单，利用Ba₃Sr₂Nb₈Ta₂O₃₀摩擦催化特性降解染料污水。其特征在于，包括：向装有染料的玻璃烧杯中，加入摩擦催化性能的Ba₃Sr₂Nb₈Ta₂O₃₀亚微米粉料，并加入具有摩擦特性的磁力搅拌子；然后通过搅拌、震动让磁子与催化剂之间相互摩擦，促使BSNT亚微米颗粒中的电子空穴对被激发从而诱导染料进行分解。

基于此研究，本发明应用的具体过程：

(1)按摩尔比3:2:4:1称量BaCO₃、SrCO₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅后经一次球磨，干燥，预烧，二次球磨，干燥，烧结，高能球磨制得BSNT亚微米粉。

(2)与50mL染料溶液(浓度5～15mg/L)，添加20～80mg BSNT亚微米粉，随后加入具有摩擦特性的磁力搅拌子，实施搅拌操作，使得摩擦性的磁力搅拌子在转动和波浪的摇动的作用下与BSNT亚微米粉料产生摩擦，产生摩擦催化效果，降解染料，降解过程中定时离心分离，测定降解前后染料的紫外吸收度，计算染料的降解率。

优选的，步骤(1)球磨工艺的时间为4～6h，转速为180～300r/min，高能球磨工艺时间为18～30h,球磨珠、球磨罐均ZrO₂材质，磨珠直径0.5mm,球磨介质为无水乙醇。

优选的，步骤(1)干燥温度在100～120℃。

优选的，步骤(1)所述的预烧温度在1100～1300℃，烧结温度在1400～1500℃。