申请日2017.04.19
公开(公告)日2017.07.28
IPC分类号B01J27/06; C02F1/30
摘要
本发明提供了一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，将五水硝酸铋加入至工业废水中，在功率为100Hz的超声机中超声并搅拌30min，使五水硝酸铋均匀分散在工业废水中，然后将工业废水和五水硝酸铋的混合溶液全部转移至反应釜中，拧紧反应釜后再置于均相反应器中，在一定温度条件下加热制备高光催化活性的半导体BiOxCly型光催化剂。本发明所制备的半导体BiOxCly型光催化剂在紫外光照射下的光催化活性显著高于P25型二氧化钛及氯氧化铋半导体光催化剂的光催化活性;在制备半导体BiOxCly型光催化剂过程中，显著降低了废水中的COD、氯化钠等难以处理的污染物，同时总磷大部分转化成正磷酸盐。
权利要求书
1.一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，其特征在于按照下述步骤进行：
(1)将五水硝酸铋加入至工业废水中，在功率为100Hz的超声机中超声并搅拌30min，使五水硝酸铋均匀分散在工业废水溶液中;
(2)将步骤(1)中得到的工业废水和五水硝酸铋混合溶液全部转移至反应釜中，将反应釜拧紧;
(3)将步骤(2)中的反应釜置于均相反应器中，在100～180℃条件下反应2～18h后自然冷却至室温;
(4)将步骤(3)中的反应釜取出，将其中的溶液取出用去离子水洗涤3次后抽滤，滤纸上为制备的半导体BiOxCly型光催化剂;
(5)将步骤(4)中制备的半导体BiOxCly型光催化剂放入电热干燥箱或真空干燥箱中干燥2～4h，得到所需的高活性半导体BiOxCly型光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的工业废水指标中，pH为9.73;NaCl含量145.1g/L;COD含量68.63g/L;TP含量27.12g/L;草甘膦含量11.8g/L;甲醇含量0.15g/L;酚酞碱度含量27.6mmol/L。
3.根据权利要求1所述的一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，其特征在于：五水硝酸铋与工业废水的质量体积比为0.5～1：75～80(g：mL)。
4.根据权利要求1所述的一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的反应温度范围为100～180℃，反应时间范围为2～18h，冷却为自然冷却。
5.根据权利要求1所述的一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，其特征在于：半导体BiOxCly型光催化剂中x值范围为1.30～2.60，y值范围为0.20～1.10。
说明书
一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法
技术领域
本发明专利涉及一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，属于环境材料制备技术领域。
背景技术
工业废水是世界经济飞速发展的产物，因其具有高氯化钠含量、高COD、高氨氮、高磷含量以及其他难以降解物质的性质，一直以来是世界环境污染治理的一大难题。目前所存在的处理工业废水的方法主要是围绕以A2/O工艺为主的一系列改进工艺，但其降解产生的大量污泥难以处理，同时其耗费的时间周期长，资源回用率极低，与当今世界提倡的循环经济与环保经济不符。由于工业废水中高盐含量的影响，微生物在此环境下极难生存，这也对传统生化法处理高盐废水工艺产生了巨大的影响，导致出水水质不稳定。
近年来，光催化技术作为一种新兴的污染物处理技术被广泛应用于废气、废水污染处理。由于光催化剂可循环利用，并且可以在紫外光或者可见光照射条件下降解大部分难以降解的污染物，同时不受废气、废水复杂组成成分等性质的影响，被广泛应用于各类废气及废水的处理，因此此技术被视为环境污染物处理方法中最具有发展前景的技术之一。
目前所发现半导体光催化剂材料包括二氧化钛、卤氧化铋、氮化碳、钒酸铋等一系列的单一光催化剂以及一系列复合或掺杂的光催化剂。但其制备条件均为实验室制备，然后被用于环境污染物的处理。本发明利用工业废水为溶剂制备了高催化活性的半导体催化剂，不仅利用了工业废水中一系列难以降解的物质，达到了废水处理、废物利用的目的;同时制备的半导体光催化剂在紫外光照射下的光催化活性高于目前公认的P25型二氧化钛及氯氧化铋的光催化活性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用工业废水制备半导体BiOxCly型光催化剂的方法，该方法不仅利用了工业废水中一系列难以降解的物质，达到了废水处理、废物利用的目的;同时制备的半导体BiOxCly型光催化剂在紫外光照射下的光催化活性高于目前公认的P25型二氧化钛及氯氧化铋的光催化活性。
本发明的目的是这样实现的：
利用工业废水中高COD、高氯化钠含量、高磷含量等性质，在高温高压条件下，使用五水硝酸铋为铋源，以工业废水为溶剂制备高光催化活性的半导体BiOxCly型光催化剂。具体过程如下：
(1)将五水硝酸铋加入工业废水中，在功率为100Hz的超声机中超声并搅拌
30min，使五水硝酸铋均匀分散在工业废水溶液中;所述的工业废水指标中，pH为9.73;NaCl含量145.1g/L;COD含量68.63g/L;TP含量27.12g/L;草甘膦含量11.8g/L;甲醇含量0.15g/L;酚酞碱度含量27.6mmol/L。
(2)将步骤(1)中得到的工业废水和五水硝酸铋混合溶液全部转移至反应釜
中，将反应釜拧紧，五水硝酸铋与工业废水的质量体积比为0.5～1：75～80(g：mL);
(3)将步骤(2)中的反应釜置于均相反应器中，在100～180℃条件下反应2～18h后自然冷却至室温;
(4)将步骤(3)中的反应釜取出，将其中的溶液取出用去离子水洗涤3次后抽滤，滤纸上为制备的半导体BiOxCly型光催化剂。
(5)将步骤(4)中制备的半导体BiOxCly型光催化剂光催化剂放入电热烘箱或真空干燥箱中干燥1～4h，得到所需的高活性半导体BiOxCly型光催化剂。
进一步优选为所述的步骤(3)中反应温度为140℃，反应时间10h;步骤(5)中干燥时间为2h;步骤(2)中五水硝酸铋与工业废水的质量体积比为0.97：80(g：mL);步骤(5)所得的半导体BiOxCly型光催化剂x、y值分别为1.70、0.92;步骤(1)中的工业废水 包括一切高氯化钠含量、高COD含量、高磷含量的工业废水，该类工业废水难以生化处理。
本发明方法制备的半导体BiOxCly型光催化剂在紫外光照射下的光催化活性远高于P25型二氧化钛及氯氧化铋的光催化活性。本发明方法利用工业废水中一系列难以降解的物质，达到了废水处理、废物利用的目的，同时制备出了环境友好的高催化活性的光催化剂，其也能被运用于废水处理，达到了资源循环及污染治理的双重目的。