申请日2011.10.26
公开(公告)日2012.05.09
IPC分类号C02F1/30; C02F1/28
摘要
本发明涉及一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法，包括：(1)将铋盐、稳定剂加入到磷酸盐缓冲液中，搅拌形成悬浊液;将偏钒酸盐溶于磷酸盐缓冲液中，然后加入到上述悬浊液中，形成透明溶液;(2)用碱性溶液调节上述透明溶液的pH值为4.5～9，然后加入凹凸棒，搅拌，回流6-24h，过滤，得产物，最后将所得产物焙烘，即可。本发明的成本低廉，制备方法简单，对设备的要求低，可操作性好;本发明的水处理剂可以去除水中高浓度有机污染物，适用于各种废水的深度处理，水处理效果好，可以循环使用，环保无二次污染，且具有抗菌、除臭、可以吸附其他重金属离子等优点。
权利要求书
1.一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法，包括：
(1)将铋盐、稳定剂加入到磷酸盐缓冲液中，搅拌15～60min，形成悬浊液;将偏 钒酸盐溶于磷酸盐缓冲液中，然后加入到上述悬浊液中，形成透明溶液;其中铋盐的物质 的量浓度为0.01～0.15mol/L、稳定剂的物质的量浓度为0.01～0.05mol/L，偏矾酸盐的物 质的量浓度为0.01～0.15mol/L;
(2)用碱性溶液调节上述透明溶液的pH值为4.5～9，然后在20～100℃下加入凹凸 棒，搅拌，回流6-24h，过滤，得产物，最后将所得产物烘干，即可;其中凹凸棒与铋盐 的重量比为5～20∶1。
2.根据权利要求1所述的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法， 其特征在于：步骤(1)中所述的铋盐为硝酸铋、碳酸铋、氯化铋、醋酸铋中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法， 其特征在于：步骤(1)中所述的稳定剂为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄 糖酸钠、丁烷四羧酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法， 其特征在于：步骤(1)中所述的偏钒酸盐为偏钒酸盐钠、偏钒酸钾或偏钒酸盐铵中一种。
5.根据权利要求1所述的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法， 其特征在于：步骤(1)中所述的磷酸盐缓冲液中磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的物质的量浓 度分别为0.025～0.05mol/L和0.05～0.1mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法， 其特征在于：步骤(2)中所述的碱性溶液为浓度0.5mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠或氢氧化 钾的水溶液。
7.根据权利要求1所述的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法， 其特征在于：步骤(2)中所述的烘干为于150～500℃烘焙2～4h。
说明书
一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法
技术领域
本发明属于水处理剂的制备领域，特别涉及一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理 剂的制备方法。
背景技术
全球仅约10%的水是直接为人类所用。最大的份额，70%用于农业，剩余的20%为工 业用。中国的排污约为全球的20%，而它只得到全球的5%的新鲜水。因此，解决污染问 题已列入议事日程。在纺织印染、皮革、造纸行业加工过程中，大量使用了污染环境和对 人体有害的助剂，这些助剂大多以液体的形态排放而污染环境，生物降解性差，毒性大， 游离甲醛含量高，重金属离子的含量超标。其中，印染湿整理更是无可争议地成为水污染 大户。从上浆开始到退浆、水洗、练漂、丝光，然后染色印花、可能还需涂层，按此流程 每道工序都涉及水洗，而每道工序每千克材料需20L耗水。结果是湿整理过程中每千克原 棉的用水量加起来多达200L。当一件标准的男式衬衣定制后在商店橱窗展示时，超过2000L 水在生产加工它时被用掉了(布料：纯棉，125g/m)。
目前使用的处理废水的方法主要有：物理分离法、生物降解法、化学分解法，但这些 方法都存在一定的局限性，不利于可持续发展。因而，人们开始致力于开发高效、低能耗、 适用范围广和有深度氧化能力的污染物清除技术。近年来，很多学者将TiO2用于光催化降 解水中有机污染物，但是由于其带隙较宽(3.2eV)，仅在紫外光范围有响应，而BiVO4在可见光区域具有光催化活性，可以降解有机污染物，以达到处理环境污染的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制 备方法，该方法操作简单，成本低廉，对设备的要求低，所得到的水处理剂适用于各种废 水的深度处理，环保无二次污染。
本发明的一种凹凸棒自组装钒酸铋绿色深度水处理剂的制备方法，包括：
(1)将铋盐、稳定剂加入到磷酸盐缓冲液中，搅拌15～60min，形成悬浊液;将偏 钒酸盐溶于磷酸盐缓冲液中，然后逐滴加入到上述悬浊液中，形成透明溶液;其中铋盐的 物质的量浓度为0.01～0.15mol/L、稳定剂的物质的量浓度为0.01～0.05mol/L，偏矾酸盐 的物质的量浓度为0.01～0.15mol/L;
(2)用碱性溶液调节上述透明溶液的pH值为4.5～9，然后在20～100℃下加入凹凸 棒，搅拌，回流6-24h，过滤，得黄色产物，最后将所得产物烘干，即可;其中凹凸棒与 铋盐的重量比为5～20∶1。
步骤(1)中所述的铋盐为硝酸铋、碳酸铋、氯化铋、醋酸铋中的一种。
步骤(1)中所述的稳定剂为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸钠、 丁烷四羧酸中的一种。
步骤(1)中所述的偏钒酸盐为偏钒酸盐钠、偏钒酸钾或偏钒酸盐铵中一种。
步骤(1)中所述的磷酸盐缓冲液中磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的物质的量浓度分别为 0.025～0.05mol/L和0.05～0.1mol/L。
步骤(2)中所述的碱性溶液为浓度0.5mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾的水溶 液。
步骤(2)中所述的烘干为于150～500℃烘焙2～4h。
凹凸棒作为一种矿物粘土，具有特殊的层间特性，可在其表面负载BiVO4微粒，制备 成负载型催化剂。这种负载型光催化剂可以提高光催化剂的分散性，利于回收重复利用。
本发明利用凹凸棒的多孔、吸附能力强、与水易分离等特点和BiVO4的光催化活性结 合起来，将纳米BiVO4成功的负载到凹凸棒上，制备成可以悬浮于废水中而又可以顺利与 水分离的高催化活性的可见光光催化材料，并且将其应用于废水的深度处理，可以实现对 水中高浓度有机污染物氧化去除，而不是转移到其他地方，是一个环保型的工艺技术。
而且由于凹凸棒的资源丰富、价格低廉，因此本发明所制备的负载型光催化材料还具 有成本低廉的优点，同时具有抗菌、除臭、可以吸附其他重金属离子等优点。
有益效果
(1)本发明的成本低廉，制备方法简单，对设备的要求低，可操作性好;
(2)本发明的水处理剂可以去除水中高浓度有机污染物，适用于各种废水的深度处 理，环保无二次污染，且具有抗菌、除臭、可以吸附其他重金属离子等优点;
(3)本发明的水处理剂可以克服现有铋基水处理剂的不足，水处理效果好，可以循 环使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
实施例1
(1)将硝酸铋、乙二胺四乙酸二钠加入到磷酸盐缓冲液中，搅拌15min，形成悬浊 液;将偏钒酸钠溶于磷酸盐缓冲液中，逐滴加入到所述悬浊液中，形成透明溶液;其中硝 酸铋物质的量浓度为0.01mol/L、乙二胺四乙酸二钠物质的量浓度为0.01mol/L和偏矾酸钠 的质量浓度为0.01mol/L，磷酸盐缓冲液中是由0.025mol/L磷酸二氢钠和0.05mol/L磷酸氢 二钠组成;
(2)用浓度为0.5mol/L的氢氧化钠水溶液调节上述透明溶液的pH值为4.5，然后在 60℃下加入凹凸棒，搅拌，回流6h，过滤，得黄色产物，最后将所得产物于150℃焙烘2 h，即可;其中铋盐与凹凸棒的重量比为1∶5。
实施例2
(1)将碳酸铋、葡萄糖酸钠加入到磷酸盐缓冲液中，搅拌35min，形成悬浊液;将 偏钒酸铵溶于磷酸盐缓冲液中，逐滴加入到所述悬浊液中，形成透明溶液;其中碳酸铋物 质的量浓度为0.06mol/L、葡萄糖酸钠物质的量浓度为0.03mol/L和偏矾酸铵的质量浓度为 0.01mol/L，磷酸盐缓冲液中是由0.03mol/L磷酸二氢钠和0.08mol/L磷酸氢二钠组成;
(2)用浓度为1mol/L的氢氧化钾水溶液调节上述透明溶液的pH值为7，然后在80 ℃下加入凹凸棒，搅拌，回流15h，过滤，得黄色产物，最后将所得产物于210℃焙烘3h， 即可;其中铋盐与凹凸棒的重量比为1∶12。
实施例3
(1)将醋酸铋、丁烷四羧酸加入到磷酸盐缓冲液中，搅拌60min，形成悬浊液;将 偏钒酸钾溶于磷酸盐缓冲液中，逐滴加入到所述悬浊液中，形成透明溶液;其中醋酸铋 物质的量浓度为0.151/L、丁烷四羧酸物质的量浓度为0.05mol/L和偏矾酸钾的质量浓度为 0.15mol/L，磷酸盐缓冲液中是由0.05mol/L磷酸二氢钠和0.1mol/L磷酸氢二钠组成;
(2)用浓度为1.5mol/L的氢氧化钠水溶液调节上述透明溶液的pH值为9，然后在100 ℃下加入凹凸棒，搅拌，回流24h，过滤，得黄色产物，最后将所得产物于280℃焙烘4h， 即可;其中铋盐与凹凸棒的重量比为1∶20。
实验：以同一时间取样的某印染厂的印染废水为处理对象，在废水中分别加入不同的 浓度量的实施例1～3所得的水处理剂，经过6小时日光照射后，水处理剂对印染废水的 脱色率如下表所示：
脱色率 COD去除率 实施例1 98.2% 89.2% 实施例2 96.3% 92.3% 实施例3 99.1% 91.6%