申请日2007.07.19
公开(公告)日2009.05.13
IPC分类号C02F1/58; C02F1/30; C02F103/30; C01F17/00; B01J23/10
摘要
以氧化铈纳米粒子为催化剂降解染料废水的方法，属于氧化铈纳米粒子的应用技术领域。特征在于首先采用水热法制得氧化铈纳米粒子粉末;然后在活性蓝染料废水中加入氧化铈纳米粒子粉末，经光照降解活性蓝染料废水。本方法催化剂制备工艺简单，无需煅烧、无需负载，产品纯度高;降解操作工艺简单，条件容易控制，降解速度快，常温常压光照下即可反应，节省能耗。
权利要求书
1、一种以氧化铈纳米粒子为催化剂降解染料废水的方法，其特征在于， 工艺步骤为：
(1)制备反应混合液
配制0.1-0.5mol/L的铈盐溶液和0.1-1.5mol/L浓度的碱液，取5-70mL配 制好的铈盐溶液放入烧杯中，加入模板剂，搅拌，再滴加5-30mL的碱液混合 搅拌，制备得到反应混合液;
(2)水热法制得氧化铈纳米粒子
将步骤(1)制备的反应混合液放入高压聚四氟乙烯反应罐中，在烘箱中 80-200℃反应4-36h，冷却至室温;反应后的溶液分别用去离子水、无水乙 醇洗涤1-5次，离心分离，在40-80℃下干燥6-24h，研磨，得到氧化铈纳米 粒子粉末;
(3)降解活性蓝染料废水
配制50-150mg/L的活性蓝溶液，取40-100ml放入锥形瓶中，加入步骤(2) 制备的氧化铈纳米粒子粉末，在光照下搅拌1-10h，离心分离，得到降解后的 溶液。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的铈盐溶液为Ce(NO3)3、 Ce(Ac)3、Ce(SO4)2中的任何一种。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的碱液为NaOH、NaAc、 (NH2)2CO、NH3·H2O中的任何一种或其任意2-3种的混合物。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的模板剂为十二烷基 硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、曲拉通X-100中的任何一种或其 任意2-3种的混合物。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光照光源为自然光、 日光灯、紫外灯或氙灯。
说明书
以氧化铈纳米粒子为催化剂降解染料废水的方法
技术领域
本发明属于氧化铈纳米粒子的应用技术领域，特别是提供了一种以 氧化铈纳米粒子作为催化剂降解活性蓝染料废水的方法。
背景技术
纳米CeO2是稀土氧化物系列中活性最高的一个氧化物催化剂，具有 较为独特的晶体结构、较高的储氧能力(OSC)和释放氧的能力、较强的氧 化-还原性能，是一种廉价且用途极广的工业材料。它可以作为固体氧化 物燃料电池(SOFC)的氧离子导体的主要基体材料，可以用作发光材料、 电子陶瓷、玻璃的抛光剂及玻璃脱色澄清剂，可以用作汽车尾气净化方 面的三元催化助剂，也是超导体、陶瓷、石油裂解催化剂和均相催化剂 的重要组成成分，因而受到了人们极大的关注，一些研究成果已应用于 工业催化领域。染料废水是目前公认的有害工业废水，全世界每年以废 弃物形式向环境中排放染料约60000吨左右，由于染料废水中活性染料 的含量很高而且很难生物降解，如果不经过处理就排放，不仅直接危害 人体健康，而且严重破坏水体、土壤及生态系统水，对环境影响非常大。 而在我国，据不完全统计，印染企业每天排放废水量300-400万吨，而 目前染料废水的治理率不足60%，因此研究其有效的处理方法具有重要 的现实意义。目前，一般采用改性的纳米TiO2作为光催化剂降解染料废 水，例如：在Catalysis Today，2002，76(2-4)：235-246中，Cristian Lizama等人用二氧化钛和氧化锌作光催化剂降解活性蓝溶液;在 Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2007，261：131-138中， 在Jingyi Li等人用纳米二氧化钛在紫外和可见光下降解染料污染物。 但这些方法催化剂制备工艺复杂，降解条件要求苛刻，光照利用不充分， 很难实现工业化。鉴于上述应用过程中存在的问题，探索一种制备工艺 简单易行、降解条件容易控制的新型催化剂是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化铈纳米粒子作为催化剂降解活性蓝 染料废水的方法，解决了降解活性蓝染料废水的催化剂制备工艺复杂， 降解条件要求苛刻，降解效率不高，光照利用不充分，很难实现工业化 等问题。
本发明的技术方案是首先采用水热法制得氧化铈纳米粒子，然后将 氧化铈纳米粒子放入活性蓝染料废水中，经光照降解活性蓝染料废水， 其工艺步骤如下：
1、制备反应混合液
配制0.1-0.5mol/L的铈盐溶液和0.1-1.5mol/L浓度的碱液，取5-70mL 配制好的铈盐溶液放入烧杯中，加入模板剂，搅拌，再滴加5-30mL的 碱液混合搅拌，制备得到反应混合液;
2、水热法制得氧化铈纳米粒子
将步骤1制备的反应混合液放入高压聚四氟乙烯反应罐中，在烘箱 中80-200℃反应4-36h，冷却至室温。反应后的溶液分别用去离子水、 无水乙醇洗涤1-5次，离心分离，在40-80℃下干燥6-24h，研磨，得到 氧化铈纳米粒子粉末;
3、降解活性蓝染料废水
配制50-150mg/L的活性蓝溶液，取40-100ml放入锥形瓶中，加入步 骤2制备的氧化铈纳米粒子粉末，在光照下搅拌1-10h，离心分离，得到 降解后的溶液。
本发明所述的铈盐溶液为Ce(NO3)3、Ce(Ac)3、Ce(SO4)2中的任何一种; 所述的碱液为NaOH、NaAc、(NH2)2CO、NH3·H2O中的任何一种或其任意2-3 种的混合物;所述的模板剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB)、聚乙二醇(PEG)、曲拉通X-100(TX-100)中的任何一种 或其任意2-3种的混合物;所述光照光源为自然光、日光灯、紫外灯、氙 灯中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
由于采用纳米氧化铈作为催化剂，样品制备工艺简单，无需煅烧、 无需负载，产品纯度高;另外，降解操作工艺简单，条件容易控制，降 解速度快，常温常压光照下即可反应，节省能耗。