申请日2006.11.22
公开(公告)日2007.05.16
IPC分类号C02F1/72; B01J23/18; C02F1/30
摘要
用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法，它涉及一种处理污水的方法。它解决了氧化铋粉末在处理污水中分离缓慢，不易回收以及对光利用率低的问题。它处理污水的方法如下：将含罗丹明B污水加入装有氧化铋薄膜、进气管和搅拌器的圆柱型石英反应器中，接通光源，光源与氧化铋薄膜的距离为20～25mm，光线垂直照射到氧化铋薄膜的表面，并用气泵通过进气管不断向反应器内吹入空气，搅拌处理1～3小时后，罗丹明B降解为小分子物质、CO2和H2O;即完成了对含罗丹明B污水的处理。本发明具有对光的利用率高、催化剂容易分离和回收的优点。
权利要求书
1、一种用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法，其特征在于它处 理污水的方法如下：将含罗丹明B污水加入装有氧化铋薄膜、进气管和搅拌器的 圆柱型石英反应器中，接通光源，光源与氧化铋薄膜的距离为20～25mm，光线 垂直照射到氧化铋薄膜的表面，并用气泵通过进气管不断向反应器内吹入空气， 搅拌处理1～3小时后，罗丹明B降解为小分子物质、CO2和H2O;即完成了对 含罗丹明B污水的处理。
2、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于氧化铋薄膜的厚度为120nm。
3、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于氧化铋薄膜的面积为1～100cm2。
4、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于光源与氧化铋薄膜的距离为21mm。
5、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于光源与氧化铋薄膜的距离为23mm。
6、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于光源与氧化铋薄的距离为24mm。
7、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于光源为20W直管式紫外光灯。
8、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于光源为XQ-500型氙灯。
9、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于罗丹明B的浓度为5～25mg/L。
10、根据权利要求1所述的用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法， 其特征在于罗丹明B的体积为0.01～1L。
说明书
用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理污水 的方法。
背景技术
近年来，随着全球环境污染日益严重，利用半导体材料光催化降解有害污染 物已成为比较热门的研究课题之一。由于涉及到材料成本、化学稳定性、抗光腐 蚀能力以及光匹配性能等多种因素，真正有实用前景的半导体光催化剂多为金属 氧化物。目前使用较多的是光催化活性高、稳定性好的TiO2，但由于其带隙较宽 (3.2eV)，只能吸收λ≤387nm的紫外光，对光能的利用率低，因此人们逐渐把 目光转移到具有窄禁带宽度的半导体光催化剂。氧化铋就是一种窄禁带宽度的半 导体，带隙能仅为2.8eV，可以吸收λ≤442.9nm的太阳光，因此其吸收波长较 长，使其具有直接利用太阳光的优势，对光能的利用率较高。目前，氧化铋光催 化处理水中有机物主要是以悬浮体系光催化为主，已经广泛地用来进行光催化降 解有机氯污染物、含亚硝酸盐废水、甲基橙脱色的研究。但氧化铋微小颗粒易流 失，细小颗粒与废水的分离缓慢又昂贵，同时，悬浮粒子对光线的吸收、阻挡， 也影响了光的辐射深度。
发明内容
本发明的目的是为了解决氧化铋粉末在处理污水中分离缓慢，不易回收以及 对光利用率低的问题，提出了一种用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水的方 法。本发明在普通玻璃片上制备一层透明的氧化铋薄膜，并以氧化铋薄膜作为催 化剂，在紫外光或可见光的照射下降解染料罗丹明B。本发明处理污水的方法如 下：将含罗丹明B污水加入装有氧化铋薄膜、进气管、和搅拌器的圆柱型石英反 应器中，接通光源，光源与氧化铋薄膜膜层表面的距离为20～25mm，光线垂直 照射到氧化铋薄膜的表面，并用气泵通过进气管不断向反应器内吹入空气，搅拌 处理1～3小时后，罗丹明B降解为小分子物质、CO2和H2O;即完成了对含罗 丹明B污水的处理。
本发明的原理：光催化降解是指有机污染物在光照下，通过催化剂实现分解。 当氧化铋受到大于等于禁带宽度的能量照射时，就会产生导带电子和价带空穴。 这些电子和空穴会与附近的H2O，O2等物质反应，生成具有较高氧化活性的自 由基。这些自由基将与附近的罗丹明B进行反应，从而降解罗丹明B。反应的表 达式如下(1)～(3)所示：当氧化铋受到小于442.9nm的光波辐射后处于价带的电子 被激发到导带，导带产生电子。相应的价带产生空穴(h+)，有机物也可直接被h+ 氧化。但空穴很容易与电子复合，所以不起主要作用;h+将吸附可将氧化铋颗粒 表面的OH-氧化成OH·自由基，产生的e-将表面O2还原而且产生O- 2;OH·自由 基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，O2也具有较强的氧化能力，在 OH·和O2的共同作用下，罗丹明B最终降解为小分子物质、CO2和H2O等无害 物质。基本反应表达式如下：
B2O3+hv h++e----(1)
OH-+h+—→·OH (2)
e-+O2—→O2 - (3)
本发明具有对光的利用率高、催化剂容易分离和回收的优点。