申请日2010.06.11
公开(公告)日2010.10.20
IPC分类号C02F1/72; C02F1/30
摘要
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种采用Pt纳米线作为光催化剂在太阳光照射下降解含有染料的废水的方法。具体包括以下步骤：(1)以直径小于3nm的铂纳米线为光催化剂，在待处理的含染料废水中加入光催化剂，在自然光照条件下，搅拌条件下，使光催化剂在含染料的废水中悬浮分散，催化氧化反应20～480分钟;(2)停止搅拌，铂纳米线沉入水底，排出上层处理过废水，回收光催化剂，用水冲洗2-3干净后可以重复使用。由于选用太阳光作为光源，因此具有节约能源，成本低，操作简单的优点;而且Pt纳米线光催化活性高，性能稳定，再生简单，能重复利用，不会引起二次污染，适合大规模生产应用。
权利要求书
1.一种光催化氧化降解含染料废水的方法，其特征在于，在自然光照条件下，搅拌条件下，使光催化剂在含染料的废水中悬浮分散，利用空气中的氧气催化氧化降解废水中的染料，回收利用光催化剂;所述光催化剂为直径小于3nm的铂纳米线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)以直径小于3nm的铂纳米线为光催化剂，在待处理的含染料废水中加入光催化剂，在自然光照条件下，搅拌条件下，使光催化剂在含染料的废水中悬浮分散，催化氧化反应2～480分钟;
(2)停止搅拌，铂纳米线沉入水底，排出上层处理过废水，回收光催化剂，用水冲洗2-3遍干净后可以重复使用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每1L废水需加入光催化剂10-100mg。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含染料的废水中的染料包括：罗丹明b、弱酸性桃红B、分散深蓝HGL、分散蓝2BLN、酸性桃GS、靛K-3R、酸性艳红10B、染料D1、耐晒翠兰GL、萤光黄8GFF、水溶性紫色染料水溶性蓝紫色染料水溶性黄色染料或水溶性茶色染料
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废水中染料的浓度为5-60mg/L。
说明书
一种光催化氧化降解含染料废水的方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种采用Pt纳米线作为光催化剂在太阳光照射下降解含有染料的废水的方法。
背景技术
随着纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量日益增加，染料生产和印染废水已成为水环境的重点污染源之一。据统计，在染料生产过程中，每生产1吨染料，要随废水损失2%的产品。而在印染过程中损失量更大，为所用染料的10%左右。染料废水具有色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差、脱色困难等特点，且含有多种具有生物毒性或导致“三致”(致癌、致畸、致突变)性能的有机物。废水中残存的染料组分即使浓度很低，排入水体亦会造成水体的透光率降低，而最终将导致水体生态系统的破坏。因此，能有效的处理染料废水具有重要的理论和现实意义。
目前，对染料废水的处理方法主要包括物理法、生化法、化学法等。活性炭是一种常用的物理法，但由于不易再生，处理效果不理想，使它的应用受到限制;膜分离技术20世纪已开始工业化应用，应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透，但是由于浓差极化和膜污染等问题的存在，导致运行中渗透通量随运行时间的延长而下降，同时膜的价格较贵，更换频率较快，因此处理成本较高，从而严重阻碍膜分离技术的更大规模的工业应用。生物法因其运行成本低、处理效果好而得到广泛应用，但是对色度的去除率却不太理想。化学氧化和电化学氧化的处理成本相对较高，特别是高级氧化法目前大多处于实验室研究阶段，尚未得到实际应用。零价铁还原法虽然一直是处理染料废水的一种重要方法，但是普通零价铁的还原速度较慢、效率较低。而近些年来发展起来的光化学方法为解决环境中有毒有害的难降解持久性有机物的处理提供了良好的解决途径。
专利号为200610024195.9的中国发明专利公开了“一种降解废水中孔雀石绿的方法”，该工艺使用185nm紫外光降解废水中含量为10mg/L的孔雀石绿，将废水按40-160L/h的流速在光反应器中进行循环，40min内降解率达到99%以上。但是，该工艺仅仅适用于降解孔雀石绿。
申请号为03137562.6的中国发明专利申请公开说明书公开了“一种用于染料废水处理的光催化氧化方法”，该法使用颗粒状TiO2光催化剂和流化床反应器，并且使用低功率的紫外灯作为电光源照射，同时鼓入空气，使催化剂在反应器内呈流化状态，该方法对染料脱色率可达到69-95%，总有机碳去除率47-75%。该方法需要流化床、紫外灯等设备。
光化学方法常用的光源主要人造光源和太阳光两种。人造光源通常是使用高压紫外灯作为光源，一方面，会有大量的光能转化为热能，能量散失，光利用率低;另一方面，这种光源需要配置稳压装置和冷却系统，这样就会导致操作复杂，费用增加。而太阳光则更加经济，操作更加简单。
因此，为了更好解决染料废水污染问题，就需要一种高效、简单、经济而安全的处理方法。
发明内容
本发明目的是提供一种光催化氧化降解含染料废水的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光催化氧化降解含染料废水的方法，在自然光照条件下，搅拌条件下，使光催化剂在含染料的废水中悬浮分散，利用空气中的氧气催化氧化降解废水中的染料，回收利用光催化剂;所述光催化剂为直径小于3nm的铂(Pt)纳米线;具体包括以下步骤：
(1)以直径小于3nm的铂(Pt)纳米线为光催化剂，在待处理的含染料废水中加入光催化剂，在自然光照条件下，搅拌条件下，使光催化剂在含染料的废水中悬浮分散，催化氧化反应2～480分钟;
(2)停止搅拌，铂(Pt)纳米线沉入水底，排出上层处理过废水，回收光催化剂，用水冲洗2-3遍干净后可以重复使用。
上述技术方案中，每1L废水需加入光催化剂10-100mg;所述光催化剂Pt纳米线的制备方法为现有技术，可以参考：Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，6333-6335上的文献“合成Fe-Pt纳米线和纳米棒的通用方法”(A GeneralStrategy for Synthesizing FePt Nanowires and Nanorods)，具体为：先制备Fe-Pt纳米线，然后将Fe-Pt纳米线分散于甲醇溶液中，再加入盐酸HCl和醋酸HAc在60-70℃下分别搅拌1-3小时除去外层Fe后离心制得。
上述技术方案中，所述催化氧化反应在空气环境中太阳光照射下进行。如果太阳光照不到的地方，可以用红外灯来作为光源。
上述技术方案中，所述含染料的废水中的染料包括但不限于：罗丹明b、弱酸性桃红B、分散深蓝HGL、分散蓝2BLN、酸性桃GS、靛K-3R、酸性艳红10B、染料D1、耐晒翠兰GL、萤光黄8GFF、水溶性紫色染料
优选的技术方案中，废水中染料的浓度为5-60mg/L。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明采用自然光为光源，利用Pt纳米线为光催化剂，催化氧化降解废水中的染料，由于选用太阳光作为光源，因此具有节约能源，成本低，操作简单的优点;而Pt纳米线光催化活性高，性能稳定，再生简单，能重复利用，不会引起二次污染，适合大规模生产应用;
2、本发明中采用Pt纳米线，通过搅拌的方式即可在废水中悬浮分散，不需要使用流化床等设备，对设备和工艺要求不高;如果使用纳米颗粒，在搅拌过程中会发生一定程度的团聚，影响催化效果;
3、本发明的技术方案适用范围广，对多种难降解的染料化合物的光催化降解效果较好，无论是偶氮的还是非偶氮的，酸性的还是碱性的，都有很好降解效果，而且不需要特殊处理。