申请日2017.09.25
公开(公告)日2018.01.19
IPC分类号C02F1/30; B01J23/80; C02F101/30
摘要
一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，涉及一种治理化学废水的方法，Zn0.99Fe0.01O光催化材料的制备以六水合硝酸锌、六水合氯化铁、柠檬酸、柠檬酸钠和氢氧化钾为材料采用共沉淀法，经过搅拌混合、沉淀、洗涤、干燥、研磨、煅烧的工艺步骤进行制备。光催化剂Zn0.99Fe0.01O能够显著提高溴氰菊酯的光降解速率，在125W高压荧光汞灯照射下，当溴氰菊酯初始浓度为100 mg/L、Zn0.99Fe0.01O的质量浓度为1.0g/L、反应温度为30℃、pH值为7.38、反应时间为6h时，溴氰菊酯废水的去除率达到90%以上。本方法工艺简单、对环境无二次污染、原材料来源广泛、价格便宜易于工业化，容易快速转化应用。
权利要求书
1.一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，其特征在于，所述方法光催化剂Zn0.99Fe0.01O的制备和溴氰菊酯的光催化降解，具体过程如下：
Fe掺杂ZnO光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准确称取2.9453 g Zn(NO3)2·6H2O和0.2703 g FeCl3·6H2O溶解于蒸馏水，并定容到100 mL，得到Zn2+和Fe3+总浓度为0.1 mol/L均匀混合溶液，其中铁离子掺杂量为1%;
(2)准确称取0.9607 g的柠檬酸和1.4705 g二水柠檬酸钠溶解于蒸馏水中，并定容到100 mL，得到总浓度为0.1 mol/L柠檬酸和柠檬酸钠的混合溶液，确定柠檬酸和柠檬酸钠的摩尔比为1:1;
(3)将(1)和(2)溶液混合，在30 ℃、转速为700 r/min的恒温定速磁力搅拌器上搅拌0.5 h，使之充分反应，得到柠檬酸锌和柠檬酸铁的络合物;
(4)将浓度为0.5 mol/L的KOH溶液逐滴加入(3)中，边滴边搅拌，温度和转速同上，当溶液的pH值达到9.0～10.0之间时停止滴加，静置12 h，然后以6000 r/min的转速对样品离心0.5 h，将所得沉淀用蒸馏水清洗直至清洗液近于中性;
(5)将清洗后的沉淀放入80 ℃干燥箱中烘干，至恒重，并研磨过100目筛，备用;
(6)将研磨后的粉末放入坩埚中，并置于500 ℃马弗炉中煅烧2 h，即得Fe掺杂ZnO光催化材料;
溴氰菊酯废水的光催化降解：
以高压荧光汞灯为光源，Zn0.99Fe0.01O为催化剂进行光降解溴氰菊酯废水，每隔30min取一次样;利用紫外可见分光光度计在波长268 nm处测量样品的吸光度值，依据标准曲线计算溴氰菊酯的初始质量浓度和降解后浓度，并计算去除率;
(1);
式(1)中，- 溴氰菊酯初始质量浓度，mg/L;- 降解后溶液的质量浓度，mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，其特征在于，所述溴氰菊酯的初始浓度为100 mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，其特征在于，所述溴氰菊酯废水中所施加的Zn0.99Fe0.01O的质量浓度为1.0 g/L。
4.根据权利要求1所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，其特征在于，所述光催化反应温度为30 ℃。
5.根据权利要求1所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，其特征在于，所述光降解反应的pH为7.38，即中性条件。
6.根据权利要求1所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，其特征在于，所述光催化降解的最佳时间为6 h。
说明书
一种高效治理溴氰菊酯废水的方法
技术领域
本发明涉及一种治理化学废水的方法，特别是涉及一种高效治理溴氰菊酯废水的方法。
背景技术
我国是农业大国，农药一直是我国农业经济的支柱产业，对国民经济的发展作出了突出贡献。菊酯类农药因其在防治农业害虫方面具有经济、高效、方便等特点，成为国内外大量生产和广泛使用的主要品种。溴氰菊酯作为人工合成的第三代拟除虫菊酯类杀虫剂，具有活性高、用量少和光稳定的特性，成为防治农牧渔林业遭受虫害的主要品种。但随着农药工业的飞速发展、生产规模的扩大、农耕者对农药的不合理使用，致使地下水资源和生态环境受到了严重破坏，同时通过食物链的富集，引发食品安全问题，给人类健康带来巨大威胁。因此，开发有效治理高浓度菊酯类废水的技术方法已成为世界环保技术领域亟待解决的问题。
目前，处理溴氰菊酯废水的方法主要有物理法、化学法、生物法和光降解等方法。虽然物理法相对简单，但是存在吸附剂重复使用和稳定性差等问题;化学法处理成本高且常常给环境带来二次污染;生物法虽然成本低廉且不存在二次污染，但处理周期长且微生物容易受到环境条件的影响。而光催化氧化处理技术工艺简单、成本较低，可以在常温、常压下氧化分解结构稳定的有机物，具有节能、高效以及无二次污染的特点，是一种很有发展前途的废水处理方法。近年来有不少关于光催化降解有机污染物的报道。Lachheb等探讨了在紫外灯照射下ZnO对5种染料(茜素S、藏花橙G、甲基红、刚果红和亚甲蓝)的降解，在紫外光和催化剂的共同作用下，这几种染料完全降解为CO2、SO42-、NH4+或NO3-。VuHi等研究了磺酰脲类除草剂(Cinosulfaron和Triasulfuron)的ZnO光降解机理和效果，动力学反应级数分列为1级和1/2级，最终降解产物为无色无臭的氰尿酸。ZnO因其无毒、催化活性高和氧化能力强等优点常作为光催化反应中的催化剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，该方法以高压荧光汞灯为光源，分别以六水合三氯化铁和六水合硝酸锌为材料制备无二次污染并能回收再利用的Zn0.99Fe0.01O催化剂材料，同时确定Zn0.99Fe0.01O催化剂材料的最佳用量并对环境条件进行优化，推动光催化技术在溴氰菊酯废水的修复过程技术和理论。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，所述方法光催化剂Zn0.99Fe0.01O的制备和溴氰菊酯的光催化降解，具体过程如下：
Fe掺杂ZnO光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)准确称取2.9453 g Zn(NO3)2·6H2O和0.2703 g FeCl3·6H2O溶解于蒸馏水，并定容到100 mL，得到Zn2+和Fe3+总浓度为0.1 mol/L均匀混合溶液，其中铁离子掺杂量为1%;
(2)准确称取0.9607 g的柠檬酸和1.4705 g二水柠檬酸钠溶解于蒸馏水中，并定容到100 mL，得到总浓度为0.1 mol/L柠檬酸和柠檬酸钠的混合溶液，确定柠檬酸和柠檬酸钠的摩尔比为1:1;
(3)将(1)和(2)溶液混合，在30 ℃、转速为700 r/min的恒温定速磁力搅拌器上搅拌0.5 h，使之充分反应，得到柠檬酸锌和柠檬酸铁的络合物;
(4)将浓度为0.5 mol/L的KOH溶液逐滴加入(3)中，边滴边搅拌，温度和转速同上，当溶液的pH值达到9.0～10.0之间时停止滴加，静置12 h，然后以6000 r/min的转速对样品离心0.5 h，将所得沉淀用蒸馏水清洗直至清洗液近于中性;
(5)将清洗后的沉淀放入80 ℃干燥箱中烘干，至恒重，并研磨过100目筛，备用;
(6)将研磨后的粉末放入坩埚中，并置于500 ℃马弗炉中煅烧2 h，即得Fe掺杂ZnO光催化材料;
溴氰菊酯废水的光催化降解：
以高压荧光汞灯为光源，Zn0.99Fe0.01O为催化剂进行光降解溴氰菊酯废水，每隔30min取一次样;利用紫外可见分光光度计在波长268 nm处测量样品的吸光度值，依据标准曲线计算溴氰菊酯的初始质量浓度和降解后浓度，并计算去除率;
(1);
式(1)中，- 溴氰菊酯初始质量浓度，mg/L;- 降解后溶液的质量浓度，mg/L。
所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，所述溴氰菊酯的初始浓度为100 mg/L。
所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，所述溴氰菊酯废水中所施加的Zn0.99Fe0.01O的质量浓度为1.0 g/L。
所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，所述光催化反应温度为30 ℃。
所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，所述光降解反应的pH为7.38，即中性条件。
所述的一种高效治理溴氰菊酯废水的方法，所述光催化降解的最佳时间为6 h。