[发明专利]一种光酶催化偶氮类染料的降解方法

说明书

本发明公开了一种光酶催化偶氮类染料的降解方法，包括：在光催化剂Au‑TiO₂、酶、氧气和光照条件下，含偶氮类染料的废水在酸性条件下进行降解反应，得到染料降解后的废水。该方法通过结合光催化原位生成双氧水和酶催化氧化两步反应，成功实现了多种偶氮染料的脱色降解，能用于多种偶氮染料的降解，包括酸性红1、酸性黄36、酸性橙7、酸性黑1、直接蓝6和直接绿6，都有较高的降解率。

技术领域

本发明属于染料降解领域，具体涉及一种光酶催化偶氮类染料的降解方法。

背景技术

随着染料新品种的不断出现，以及用量的持续增加，印染废水量也在不断增大。数据显示，我国印染废水日排放量达到300-400t，造成极大的环境污染，对人类自身的生存已构成威胁。因此，如何高效地处理废水中染料是国内外学术界和工业界共同关注的热点问题。

基于发色基团的化学结构，染料可分为偶氮类、蒽醌类、靛蓝类及三芳基甲烷类等，其中偶氮类和蒽醌类是印染行业使用量最大的两类。目前，印染废水脱色常用的处理方法大致可分为三大类，即物理法、化学法及生物法。与物理法或化学法相比，生物处理方法具有运行成本低、绿色环保且脱色率高等优点，是我国印染废水处理的首推方法和研究重点。其中，过氧化物酶是常用的催化染料脱色降解的一类酶。过氧化物酶催化染料分子的氧化降解需要添加过量的双氧水作为氧化剂，这带来了一系列问题。首先，高浓度的双氧水会快速降低酶的活性，限制了过氧化物酶在染料脱色中的应用，特别是在针对一些染料浓度较大的废液时；其次，双氧水作为一种不稳定的强氧化性物质，其存储和运输需要耗费大量的人力物力，甚至存在安全隐患；第三，双氧水被世界卫生组织列为三类致癌物质，可能会危害操作工人的健康。

发明内容

本发明提供了一种光酶催化偶氮类染料的降解方法，该降解方法以氧气作为氧源，无需添加外源的双氧水，实现染料脱色降解的效果。

一种光酶催化偶氮类染料的降解方法，包括：

在光催化剂Au-TiO₂、酶、氧气和光照条件下，含偶氮类染料的废水在酸性条件下进行降解反应，得到染料降解后的废水。

试验结果表明。光和酶缺一不可，从而推断出该反应历程为光催化原位生成双氧水和辣根过氧化物酶利用双氧水氧化降解染料的级联反应。

作为优选，所述的光催化剂Au-TiO₂的制备方法如下：

将AuCl₃溶液加热到60～80℃，用NaOH溶液调pH到7～8，然后将去离子水加热到60～80℃，加入上述AuCl₃溶液，搅拌5～20分钟，再加入TiO₂颗粒，继续搅拌1～3小时，冷却至室温，离心、洗涤、烘干得到所述的光催化剂Au-TiO₂。

所述的光催化剂Au-TiO₂为锐钛型光催化剂Au-TiO₂或者金红石型光催化剂Au-TiO₂，对于两种晶型的Au-TiO₂催化剂的电镜表征，我们发现锐钛型比金红石型结构更规整，长宽比更小，最终在催化染料降解实验中也发现锐钛型具有更好的催化活性。

作为优选，所述光照条件所用的光波长为白光。

作为优选，所述的偶氮类染料为酸性红1、酸性黄36、酸性橙7、酸性黑1、直接蓝6或直接绿6。

作为优选，所述酸性条件的pH值为3～5，通过磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液进行控制。

作为优选，反应温度为20～30℃。

作为优选，所用的酶为辣根过氧化物酶。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：