申请日2018.08.15
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号B01J23/04; C02F1/30
摘要
本发明公开了一种用于污水处理的纳米光催化剂及制备方法和应用。所述纳米光催化剂的制备方法包括以下步骤：称取硫酸镁10‑15份、氯化钠1‑3份、纳米级氧化锌5‑11份、抗坏血酸6‑17份、纳米级氧化石墨烯5‑8份、三乙醇胺5‑10份、柠檬酸10‑20份，将上述原料混合均匀后置于水中，搅拌均匀;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1‑2h，得到混合溶液;调节混合溶液的pH至6.2‑6.8;然后将所得物离心;将离心液采用旋转蒸发仪除去水，然后将所得物溶解在去离子水中，即得。本发明的纳米光催化剂制备工艺简单，稳定性好，水溶性优良，是一种可直接应用太阳光的高效光催化剂。
权利要求书
1.一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取硫酸镁10-15份、氯化钠1-3份、纳米级氧化锌5-11份、抗坏血酸6-17份、纳米级氧化石墨烯5-8份、三乙醇胺5-10份、柠檬酸10-20份，将上述原料混合均匀后置于100-200份水中，然后在40-60℃下搅拌20-35min，搅拌速度为200-500r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1-2h，得到混合溶液;
(2)用浓度为0.1-1mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.2-6.8;然后将所得物置于5000-12000rpm转速下离心15-30min，离心液备用;
(3)将离心液采用旋转蒸发仪在87-90℃下除去水，然后将所得物溶解在20-50份去离子水中，即得纳米光催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，所述纳米光催化剂置于0-3℃下避光保存。
3.根据权利要求1所述的用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)按照重量份称取硫酸镁12份、氯化钠2份、纳米级氧化锌8份、抗坏血酸14份、纳米级氧化石墨烯7份、三乙醇胺6份、柠檬酸14份，将上述原料混合均匀后置于160份水中，然后在50℃下搅拌25min，搅拌速度为300r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1.3h，得到混合溶液。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)用浓度为0.5mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.5;然后将所得物置于8000rpm转速下离心20min，离心液备用。
5.根据权利要求1所述的用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)将离心液采用旋转蒸发仪在88℃下除去水，然后将所得物溶解在35份去离子水中，即得纳米光催化剂。
6.一种根据权利要求1-5任一所述制备方法制备得到的纳米光催化剂。
7.一种根据权利要求1-5任一所述制备方法制备得到的纳米光催化剂在污水处理技术领域中的应用。
说明书
一种用于污水处理的纳米光催化剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种纳米光催化剂，具体是一种用于污水处理的纳米光催化剂及制备方法和应用。
背景技术
随着经济的高速发展，工业生产所产生的废水以及生活污水等严重的污染了环境，对人们的生活和健康带来了威胁，如何有效的治理废水，对社会经济的发展具有重要的意义。目前，可利用半导体材料作为光催化剂治理污水，可以很好的处理各类难降解的有机污染物，且不产生二次污染。但是现有技术中常见的光催化剂很多需要通过紫外线或近紫外辐照，严格限制了其大规模的实际应用，因为太阳光里大约有只有5%的紫外线，其它是43%可见光和52%红外线。因此，本发明提供一种用于污水处理的纳米光催化剂及制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污水处理的纳米光催化剂及制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取硫酸镁10-15份、氯化钠1-3份、纳米级氧化锌5-11份、抗坏血酸6-17份、纳米级氧化石墨烯5-8份、三乙醇胺5-10份、柠檬酸10-20份，将上述原料混合均匀后置于100-200份水中，然后在40-60℃下搅拌20-35min，搅拌速度为200-500r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1-2h，得到混合溶液;
(2)用浓度为0.1-1mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.2-6.8;然后将所得物置于5000-12000rpm转速下离心15-30min，离心液备用;
(3)将离心液采用旋转蒸发仪在87-90℃下除去水，然后将所得物溶解在20-50份去离子水中，即得纳米光催化剂。
进一步的，所述纳米光催化剂置于0-3℃下避光保存。
进一步的，步骤(1)按照重量份称取硫酸镁12份、氯化钠2份、纳米级氧化锌8份、抗坏血酸14份、纳米级氧化石墨烯7份、三乙醇胺6份、柠檬酸14份，将上述原料混合均匀后置于160份水中，然后在50℃下搅拌25min，搅拌速度为300r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1.3h，得到混合溶液。
进一步的，步骤(2)用浓度为0.5mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.5;然后将所得物置于8000rpm转速下离心20min，离心液备用。
进一步的，步骤(3)将离心液采用旋转蒸发仪在88℃下除去水，然后将所得物溶解在35份去离子水中，即得纳米光催化剂。
一种制备方法制备得到的纳米光催化剂。
一种制备方法制备得到的纳米光催化剂在污水处理技术领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的纳米光催化剂制备工艺简单，稳定性好，水溶性优良，是一种可直接应用太阳光的高效光催化剂，在可见光照射下展现优秀的光催化降解能力，其降解率高达95%，可较好的用于污水处理等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份称取硫酸镁10份、氯化钠1份、纳米级氧化锌5份、抗坏血酸6份、纳米级氧化石墨烯5份、三乙醇胺5份、柠檬酸10份，将上述原料混合均匀后置于100份水中，然后在40℃下搅拌20min，搅拌速度为200r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1h，得到混合溶液;(2)用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.2;然后将所得物置于5000rpm转速下离心15min，离心液备用;(3)将离心液采用旋转蒸发仪在87℃下除去水，然后将所得物溶解在20份去离子水中，即得纳米光催化剂。所述纳米光催化剂置于0℃下避光保存。
实施例2
一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份称取硫酸镁15份、氯化钠3份、纳米级氧化锌11份、抗坏血酸17份、纳米级氧化石墨烯8份、三乙醇胺10份、柠檬酸20份，将上述原料混合均匀后置于200份水中，然后在60℃下搅拌35min，搅拌速度为500r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持2h，得到混合溶液;(2)用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.8;然后将所得物置于12000rpm转速下离心30min，离心液备用;(3)将离心液采用旋转蒸发仪在90℃下除去水，然后将所得物溶解在50份去离子水中，即得纳米光催化剂。所述纳米光催化剂置于3℃下避光保存。
实施例3
一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份称取硫酸镁12份、氯化钠2份、纳米级氧化锌8份、抗坏血酸14份、纳米级氧化石墨烯7份、三乙醇胺6份、柠檬酸14份，将上述原料混合均匀后置于160份水中，然后在50℃下搅拌25min，搅拌速度为300r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1.3h，得到混合溶液。(2)用浓度为0.5mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.5;然后将所得物置于8000rpm转速下离心20min，离心液备用。(3)将离心液采用旋转蒸发仪在88℃下除去水，然后将所得物溶解在35份去离子水中，即得纳米光催化剂。所述纳米光催化剂置于3℃下避光保存。
实施例4
一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份称取硫酸镁11份、氯化钠1.5份、纳米级氧化锌7份、抗坏血酸8份、纳米级氧化石墨烯6份、三乙醇胺6份、柠檬酸13份，将上述原料混合均匀后置于120份水中，然后在45℃下搅拌25min，搅拌速度为250r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1.2h，得到混合溶液;(2)用浓度为0.3mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.4;然后将所得物置于6000rpm转速下离心20min，离心液备用;(3)将离心液采用旋转蒸发仪在89℃下除去水，然后将所得物溶解在25份去离子水中，即得纳米光催化剂。所述纳米光催化剂置于1℃下避光保存。
实施例5
一种用于污水处理的纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份称取硫酸镁14份、氯化钠2.3份、纳米级氧化锌9份、抗坏血酸10份、纳米级氧化石墨烯7份、三乙醇胺7份、柠檬酸16份，将上述原料混合均匀后置于160份水中，然后在52℃下搅拌30min，搅拌速度为400r/min;之后将所得物转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜里，以每分钟15℃的速率加热至200℃，并保持1.6h，得到混合溶液;(2)用浓度为0.8mol/L的NaOH溶液调节上述混合溶液的pH至6.5;然后将所得物置于10000rpm转速下离心22min，离心液备用;(3)将离心液采用旋转蒸发仪在89℃下除去水，然后将所得物溶解在40份去离子水中，即得纳米光催化剂。所述纳米光催化剂置于2℃下避光保存。
实施例6
本发明的纳米光催化剂应用方法为：将1份RhB、8份纳米光催化剂、10份水和1份浓度为3%的H2O2溶液置于容器中;在黑暗条件下持续搅拌1h，使RhB和纳米光催化剂达到吸附-解析平衡;然后在200W氙灯模拟的自然光下持续照射并搅拌反应进行光催化降解实验，直到溶液无色;所述的自然光持续照射，光源距液面的髙度为15cm。所述的自然光持续照射时间为50min。所述自然光光降解过程中反应液的温度维持在15℃。
实施例7
本发明的纳米光催化剂应用方法为：将2份RhB、15份纳米光催化剂、20份水和2份浓度为5%的H2O2溶液置于容器中;在黑暗条件下持续搅拌1.3h，使RhB和纳米光催化剂达到吸附-解析平衡;然后在250W氙灯模拟的自然光下持续照射并搅拌反应进行光催化降解实验，直到溶液无色;所述的自然光持续照射，光源距液面的髙度为18cm。所述的自然光持续照射时间为40min。所述自然光光降解过程中反应液的温度维持在20℃。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。