本发明涉及污水处理用催化剂,特别是一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法。
背景技术:
1、随着石油、煤化工、制药和染料行业的发展,含芳烃工业污水问题日趋严重。含芳烃工业污水中的多环芳烃有机污染物具有很高的化学稳定性,且具有难自降解和易富集的特性。萘是由2个苯环共用2个相邻碳原子稠合而成,为最常见多环芳烃的代表物质,是各国环保部门首要控制的有机污染物。采用常规的物理吸附法、生物降解法、臭氧氧化等污水处理工艺难以达到含萘污水理想的处理效果,主要表现在较低的萘降解率、ph值适应宽度和重复稳定性。
2、非均相可见光类芬顿处理是结合光电效应和非均相条件下类芬顿反应的技术,其原理是采用具有多化合价的金属在光照条件下和过氧化氢以链式反应的方式得到具有氧化能力的羟基自由基,能有效降解有机污染物。
3、因此,开发一种萘降解率高、ph值适应宽度大和重复稳定性好的类芬顿光催化剂,必将成为突破含萘污水处理技术瓶颈的理想途径。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,通过该方法制备的光催化剂材料,对含萘污水的处理具有高降解率、宽ph值适应性和高重复稳定性。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
3、本发明提供一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,包含按顺序进行的如下步骤:
4、步骤[1]在泡沫镍基体表面形成ni2[ptcdi(co2)2]有机化合物层;
5、步骤[2]通过磺酸基替代反应将所述ni2[ptcdi(co2)2]转化为ni2[ptcdi(co2)(so3)];
6、步骤[3]在ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机化合物层上负载纳米晶ceyw1-x-ymoxs2(0<x≤0.4,0<y≤0.3))。
7、优选的,所述步骤[1]具体包括如下操作:
8、a1.将乙酰苯胺、氨基甲酸乙酯、邻苯二甲酰肼、氯化镍加入去离子水,混合均匀形成反应液;
9、a2.将泡沫镍试样浸入所述反应液中,在60-90℃下反应20-26小时,获得表面形成有ni2[ptcdi(co2)2]的泡沫镍,记为中间物a;
10、优选的,步骤a1中所述反应液中的乙酰苯胺浓度为145g/l-210g/l、氨基甲酸乙酯浓度为110g/l-180g/l、邻苯二甲酰肼浓度为60g/l-90g/l、氯化镍浓度为30g/l-50g/l。
11、优选的,步骤a2中,每一升所述反应液中所浸入的泡沫镍的重量为320-370g。
12、优选的,所述步骤[2]具体操作为:
13、b1.将4-甲基苯磺酸、3-氨基丙烷磺酸、1,2,3,4-四氢喹啉加入去离子水,混合均匀形成替代液;
14、b2.将中间物a浸入所述替代液中,在70-100℃下反应16-24小时,获得表面形成有ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机化合物层的泡沫镍,记为中间物b;
15、优选的,步骤b1中所述替代液中的4-甲基苯磺酸浓度为60g/l-100g/l、3-氨基丙烷磺酸浓度为40g/l-70g/l、1,2,3,4-四氢喹啉浓度为50ml/l-80ml/l。
16、优选的,步骤b2中每一升所述替代液中所浸入的中间物a的重量为240-300g。
17、优选的,所述步骤[3]具体包括如下操作:
18、c1.将钼酸铵、六羰基钨、二硫化碳加入二苯硫醚,混合均匀形成处理液;将中间物b浸入所述处理液中,在60-90℃下反应24-30小时,获得中间物c;
19、c2.将三氯化铈、硫酸二甲酯、草酸二乙酯加入四氢呋喃,混合均匀形成有机修饰液;将中间物c浸入所述有机修饰液中并作为阴极,不锈钢为阳极,室温下,以2.0~2.4v恒定电压为电沉积电压,电沉积30-40分钟,最终获得所述类芬顿光催化剂。
20、优选的,步骤c1中所述处理液的钼酸铵浓度为120g/l-150g/l、六羰基钨浓度为210g/l-240g/l、二硫化碳浓度为120ml/l-160ml/l;每一升所述处理液中所浸入的中间物b的重量为50-80g。
21、优选的,步骤c2中所述有机修饰液的三氯化铈浓度为50g/l-80g/l、硫酸二甲酯浓度为20ml/l-40ml/l、草酸二乙酯浓度为10ml/l-30ml/l;每一升所述有机修饰液中所浸入的中间物c的重量为200-230g。
22、本发明的积极效果:根据本发明所述方法制备的类芬顿光催化剂(泡沫镍基ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机物负载ceyw1-x-ymoxs2),其结构特征为:ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机物是以羧基和磺酸基替代酰亚胺部位的苝四甲酰二胺ptcdi(co2)(so3)与镍离子形成的有机化合物,其中羧基和磺酸基替代的苝四甲酰二胺ptcdi(co2)(so3)由五个苯环稠合组成,具有分子共面特点的共轭体系;ceyw1-x-ymoxs2是铈掺杂六方结构的钨钼的硫化物,ceyw1-x-ymoxs2是泡沫镍基ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机物上形成的纳米晶体,钨钼的硫化物经铈修饰可在界面区形成电子耗尽区和内电场。基于上述结构特征,ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机物的分子共面结构的共轭体系特点可以使该催化材料拥有宽吸收光谱、富集电子的特性;羧基和磺酸基替代苝四甲酰二胺的酰亚胺部位可有效避免光生载流子的复合和提高光的催化率;经铈修饰的钨钼硫化物光量子产率和可见光的利用率得到显著提高,有效避免了电子和空穴复合;在可见光照射下,泡沫镍基ni2[ptcdi(co2)(so3)]有机物负载ceyw1-x-ymoxs2类芬顿光催化材料多化合价的镍和铈可活化过氧化氢得到具有强氧化能力的羟基自由基和超氧自由基,导致非均相可见光类芬顿链式反应,通过光催化和镍和铈离子对过氧化氢的协同作用,实现对含萘污水萘的降解和矿化。依据本发明制备的类芬顿光催化剂具有非均相可见光类芬顿处理含萘污水的萘高降解率、宽ph值适应性和高重复稳定性。
1.一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于,包含按顺序进行的如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤[1]具体包括如下操作:
3.根据权利要求2所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤a1中所述反应液中的乙酰苯胺浓度为145g/l-210g/l、氨基甲酸乙酯浓度为110g/l-180g/l、邻苯二甲酰肼浓度为60g/l-90g/l、氯化镍浓度为30g/l-50g/l。
4.根据权利要求2所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤a2中,每一升所述反应液中所浸入的泡沫镍的重量为320-370g。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤[2]具体操作为:
6.根据权利要求5所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤b1中所述替代液中的4-甲基苯磺酸浓度为60g/l-100g/l、3-氨基丙烷磺酸浓度为40g/l-70g/l、1,2,3,4-四氢喹啉浓度为50ml/l-80ml/l。
7.根据权利要求5所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤b2中每一升所述替代液中所浸入的中间物a的重量为240-300g。
8.根据权利要求1所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤[3]具体包括如下操作:
9.根据权利要求8所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤c1中所述处理液的钼酸铵浓度为120g/l-150g/l、六羰基钨浓度为210g/l-240g/l、二硫化碳浓度为120ml/l-160ml/l;每一升所述处理液中所浸入的中间物b的重量为50-80g。
10.根据权利要求8所述的一种用于处理含萘污水的类芬顿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤c2中所述有机修饰液的三氯化铈浓度为50g/l-80g/l、硫酸二甲酯浓度为20ml/l-40ml/l、草酸二乙酯浓度为10ml/l-30ml/l;每一升所述有机修饰液中所浸入的中间物c的重量为200-230g。