申请日2016.02.29
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F1/30; C02F1/72; C02F101/38; C02F101/36
摘要
本发明公开一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，该方法为在反应器中依次加入染料废水和过一硫酸盐，在可见光的辐射下使其进行反应，至染料废水发生脱色。本发明方法通过向染料废水中加入过一硫酸盐，在可见光光源的辐射下，染料受到激发变成激发态，激发态的染料分子活化过一硫酸盐产生自由基来氧化降解染料;本发明方法不仅简化了反应装置的设计，减少了能耗，降低了成本，而且工艺流程十分简单，可操作性强，因此具有广阔的应用前景。
摘要附图
权利要求书
1.一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：在染料废水中加入氧化剂过一硫酸盐，其中染料与氧化剂的摩尔比为1:20～400，在可见光的辐射下使其进行反应。
2.根据权利要求1所述的光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：所述染料具有光敏化特性，所述染料为香豆素343、茜素紫3B、茜素红、孔雀绿、吖啶橙、罗丹明B以及曙红Y中的任一种或几种的组合。
3.根据权利要求2所述的光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：所述染料为罗丹明B或曙红Y。
4.根据权利要求1所述的光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：所述氧化剂为过一硫酸氢铵、过一硫酸氢钠以及过一硫酸氢钾中的任一种。
5.根据权利要求4所述的光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：所述氧化剂为过一硫酸氢钾。
6.根据权利要求1所述的光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：选择金属卤化物灯、氙灯、汞灯以及LED灯中的任一种作为可见光光源。
7.根据权利要求6所述的光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：选择白光LED灯作为可见光光源，所述LED光源波长为455nm，其光效率约为70lmW-1。
说明书
一种可见光活化过一硫酸盐处理染料废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法。
背景技术
印染工业的发展导致染料废水污染问题日益严峻，染料废水的色度高、毒性大且难以生物降解，严重威胁水生生物生长、人体健康和生态环境安全。高级氧化技术因其可以在反应过程中产生具有强氧化性的羟基自由基(●OH)，被广泛应用于染料废水处理中。但作为●OH主要来源的双氧水(H2O2)因化学稳定性较差，且不易于储存和运输的缺点限制了基于●OH的高级氧化技术的实际应用。近年来，基于硫酸根自由基(SO4●?)的高级氧化技术作为一种新型的高级氧化技术成为了学者们研究的新领域。与H2O2相比，过硫酸盐具有更好的化学稳定性，便于储存和运输，因此受到极大的关注。过硫酸盐包括过一硫酸盐和过二硫酸盐，其中过一硫酸盐在有机物降解过程中显示出更好的活化效果，参见文献(AppliedCatalysisB:Environmental,2016,181,103-117)。
活化过一硫酸盐有很多种方法，包括高温热解、紫外光(UV)辐射、过渡金属离子、活性炭、零价铁和微波等，然而，其中有些方法的能耗较高，有些方法可能会带来有毒金属离子的二次污染。因此，发展新颖、低能耗、高效且无二次污染的活化过一硫酸盐的方法显得十分必要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法。主要解决的技术问题是：现有处理染料废水的技术中，使用过渡金属类催化剂容易带来二次污染;现有的光活化过一硫酸盐方法中所用光源大多是紫外光，而在以可见光作为光源的反应中需要另外加入催化剂，废水处理成本较高。
为解决上述问题，本发明采取以下的技术方案：
一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，其特征在于：在染料废水中加入氧化剂过一硫酸盐，其中染料与氧化剂的摩尔比为1:20~400，在可见光的辐射下使其进行反应。
作为优选，所述染料具有光敏化特性，所述染料为香豆素343、茜素紫3B、茜素红、孔雀绿、吖啶橙、罗丹明B以及曙红Y中的任一种或几种的组合。
作为优选，所述染料为罗丹明B或曙红Y。
作为优选，所述氧化剂为过一硫酸氢铵、过一硫酸氢钠以及过一硫酸氢钾中的任一种。
作为优选，所述氧化剂为过一硫酸氢钾(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)。
作为优选，选择金属卤化物灯、氙灯、汞灯以及LED灯中的任一种作为可见光光源。
作为优选，选择白光LED灯作为可见光光源，所述LED光源波长为455nm，其光效率约为70lmW?1，高于其他可见光光源的光效率，选用LED灯作为可见光光源具有更好的节能效果。
一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法的机理在于染料的光敏化作用，具有光敏化特性的染料吸收可见光后受到激发由基态跃迁到激发态，因激发态的染料分子的氧化还原电位低于过一硫酸盐的氧化还原电位，参见文献(EnvironmentalScience&Technology,2009,43,8316-8366;SeparationandPurificationTechnology,2011,80,626-634)，激发态的染料分子从热力学角度来说可以活化过一硫酸盐产生SO4●?，同时SO4●?可以转化生成●OH，这些自由基攻击染料分子从而实现染料的脱色，其具体的反应包括以下四个过程：
Dye+hν→Dye*(1)
Dye*+HSO5?→SO4●?+OH?+Dye+●(2)
SO4●?+H2O→●OH+H++SO42?(3)
Dye/Dye+●+SO4●?/●OH→中间产物(4)
与现有技术相比，本发明体现的有益效果如下：
1.本发明提供一种光催化活化过一硫酸盐处理染料废水的方法，通过向染料废水中加入过一硫酸盐，在可见光光源的辐射下，染料受到激发变成激发态，激发态的染料分子活化过一硫酸盐产生自由基来氧化降解染料;本发明方法不仅简化了反应装置的设计，减少了能耗，降低了成本，而且工艺流程十分简单，可操作性强，因此具有广阔的应用前景。
2.本发明方法不需要加入催化剂，不会造成二次污染。
3.本法明方法以节能的LED灯带作为可见光光源，进一步的降低了能耗和成本。