處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑組合物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑組合物，尤其涉及一種可降解亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物Ag20.V2O5催化劑及制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前有機(jī)染料廢水已經(jīng)成為主要的水體污染源之一。該廢水具有水量大、濃度高、成分復(fù)雜、色度深和難降解等特點(diǎn)。大多數(shù)染料還具有毒性、致癌性、致畸和致突變的作用。亞甲基藍(lán)是一種重要的有機(jī)化學(xué)合成陽離子染料，工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。例如，可應(yīng)用于麻、蠶絲織物、紙張的染色及竹、木的著色，應(yīng)用于生物、細(xì)菌組織的染色以及應(yīng)用于制造墨水和色淀等。亞甲基藍(lán)在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用也將導(dǎo)致含亞甲基藍(lán)染料廢水對水體的嚴(yán)重污染。目前有機(jī)染料廢水的處理方法主要有生物法、混凝法、高級氧化技術(shù)、光催化法、吸附法及膜分離法等。生物法受PH值、溫度、鹽份和染料種類等因素的影響，使得生物法處理的效果不夠理想?；炷ǖ倪\(yùn)行費(fèi)用較高，泥渣量大而且脫水困難，適用的pH值范圍窄。一些氧化技術(shù)成本高，處理過程中容易引入雜質(zhì)造成二次污染。光催化法需要光源照射體系，在實(shí)際應(yīng)用中受天氣影響大。吸附法易受水中的懸浮物和油脂等影響，而且吸附劑用量大和費(fèi)用高。膜分離法分為電滲析法、反滲透法、納濾法和超濾法等，其中電滲析法、反滲透法、納濾法的優(yōu)點(diǎn)是染料去除率高，能回收廢水中的染料，工藝簡單，但是所用膜的成本較高，操作壓力較大，造成膜法的能耗偏高，影響了其工業(yè)化應(yīng)用。傳統(tǒng)的超濾法由于膜孔徑較大，難以去除低分子量的有機(jī)污染物。因此，開發(fā)一種簡單而且高效處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑具有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供一種降解亞甲基藍(lán)廢水的催化劑組合物及其制備方法和應(yīng)用，從而用來簡單、高效的處理亞甲基藍(lán)廢水。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人通過大量試驗(yàn)研宄后獲得了如下技術(shù)方案:
[0005]一種用于處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑組合物，其包括復(fù)合氧化物，所述復(fù)合氧化物的通式為Ag20.V205。該復(fù)合氧化物Ag20.V2O5作為催化劑能催化雙氧水氧化降解廢水中的亞甲基藍(lán)染料。
[0006]一種處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，該方法包括如下步驟:以可溶性銀鹽、五氧化二釩和雙氧水為原料，在小于5°C的低溫下混合并攪拌至溶解，加熱至60°C至無氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將所得沉淀經(jīng)煅燒后獲得通式為Ag20.V2O5的復(fù)合氧化物粉體。
[0007]優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的可溶性銀與五氧化二釩的摩爾比為2:1，所述的雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
[0008]優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的可溶性銀鹽選自硝酸銀。
[0009]優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的原料在冰水浴中攪拌溶解。
[0010]優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述溶解后的原料在60°c水浴恒溫加熱下保溫反應(yīng)。
[0011]優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的干燥步驟是在沸水浴蒸發(fā)干燥。
[0012]優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的煅燒步驟是將干燥的沉淀放入馬弗爐中在400°C?900°C溫度下煅燒6-8小時(shí)。
[0013]本發(fā)明的復(fù)合氧化物Ag20.V2O5催化劑應(yīng)用于亞甲基藍(lán)廢水的處理方法是:以復(fù)合氧化物Ag20.V2O5為催化劑，雙氧水為氧化劑。降解反應(yīng)條件為:亞甲基藍(lán)濃度在Img/L?90mg/L范圍，處理每升亞甲基藍(lán)廢水的催化劑用量為0.5?4.0g，雙氧水加入量為2.0?23.0g/L廢水，溶液體系處于常溫常壓。試驗(yàn)中，當(dāng)亞甲基藍(lán)廢水體積為40mL，濃度為10mg/L時(shí)，在攪拌下加入催化劑0.lg，雙氧水0.3g，催化降解10分鐘，亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到90%以上。殘余溶液顏色為無色。將殘余溶液替換為新的亞甲基藍(lán)溶液后再進(jìn)行催化劑再循環(huán)使用。結(jié)果表明，催化劑在第二次循環(huán)、第三次循環(huán)使用中的亞甲基藍(lán)染料的降解率都達(dá)到90.0 %以上。
[0014]因此，本發(fā)明還利用上述催化劑組合物提供了一種處理亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，該方法包括將所述催化劑組合物懸濁于亞甲基藍(lán)染料廢水中，然后加入雙氧水?dāng)嚢柽M(jìn)行處理。優(yōu)選地，如上所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，其中按0.5?4.0g/L廢水的比例加入所述復(fù)合氧化物Ag20.V2O5,按2.0?23.0g/L廢水的比例加入雙氧水，在攪拌下處理5-30分鐘。
[0015]本發(fā)明在常溫常壓而且無需光照下能有效處理亞甲基藍(lán)染料廢水，具有催化降解速度快而且效率高，工藝流程簡單，無二次污染產(chǎn)生，并且運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及處理亞甲基藍(lán)染料廢水的方法具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)和顯著的進(jìn)步:
[0017](I)本發(fā)明的催化劑制備方法簡單。
[0018](2)本發(fā)明的催化劑活性高，能在較短的時(shí)間內(nèi)快速而且高效降解污染物。
[0019](3)本發(fā)明的廢水處理方法在常溫常壓而且無需光照下即可進(jìn)行，工藝流程簡單和成本低。
[0020](4)本發(fā)明的催化劑可重復(fù)使用多次。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下通過實(shí)施例形式對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023]稱取1.81g(0.0lmol)五氧化二釩于燒杯中，將它在冰水浴條件下加入40ml的10%的雙氧水，然后加入3.40g(0.02mol)硝酸銀，攪拌至完全溶解后，加熱至60°C至無氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將沉淀轉(zhuǎn)移至馬弗爐中煅燒。煅燒溫度為400°C，煅燒時(shí)間為7h。
[0024]取0.1克按上述方法制備得到的復(fù)合氧化物Ag20.ν205催化劑及0.3g雙氧水加入體積為40mL，濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，于常溫常壓在攪拌作用下催化降解亞甲基藍(lán)10分鐘。然后，在離心機(jī)上離心10分鐘取上清液。采用分光光度計(jì)，在亞甲基藍(lán)最大吸收波長處^60nm)測量吸光度。按吸光度-濃度工作曲線換算成亞甲基藍(lán)水溶液的濃度。當(dāng)降解時(shí)間為10分鐘時(shí)，亞甲基藍(lán)降解率為97.53%。
[0025]實(shí)施例2
[0026]稱取1.81g(0.0lmol)五氧化二釩于燒杯中，將它在冰水浴條件下加入40ml的10%的雙氧水，然后加入3.40g(0.02mol)硝酸銀，攪拌至完全溶解后，加熱至60°C至無氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將沉淀轉(zhuǎn)移至馬弗爐中煅燒。煅燒溫度為700°C，煅燒時(shí)間為7h。冷卻后取出備用。
[0027]取0.1克按上述方法制備得到的復(fù)合氧化物Ag20.ν205催化劑及0.3g雙氧水加入體積為40mL，濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，于常溫常壓在攪拌作用下催化降解亞甲基藍(lán)10分鐘。然后，在離心機(jī)上離心10分鐘取上清液。采用分光光度計(jì)，在亞甲基藍(lán)最大吸收波長處^60nm)測量吸光度。按吸光度-濃度工作曲線換算成亞甲基藍(lán)水溶液的濃度。當(dāng)降解時(shí)間為10分鐘時(shí)，亞甲基藍(lán)降解率為96.79%。
[0028]實(shí)施例3
[0029]稱取1.81g(0.0lmol)五氧化二釩于燒杯中，將它在冰水浴條件下加入40ml的10%的雙氧水，然后加入3.40g(0.02mol)硝酸銀，攪拌至完全溶解后，加熱至60°C至無氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將沉淀轉(zhuǎn)移至馬弗爐中煅燒。煅燒溫度為900°C，煅燒時(shí)間為7h。冷卻后取出備用。
[0030]取0.1克按上述方法制備得到的復(fù)合氧化物Ag20.ν205催化劑及0.3g雙氧水加入體積為40mL，濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，于常溫常壓在攪拌作用下催化降解亞甲基藍(lán)10分鐘。然后，在離心機(jī)上離心10分鐘取上清液。采用分光光度計(jì)，在亞甲基藍(lán)最大吸收波長處^60nm)測量吸光度。按吸光度-濃度工作曲線換算成亞甲基藍(lán)水溶液的濃度。當(dāng)降解時(shí)間為10分鐘時(shí)，亞甲基藍(lán)降解率為93.12%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑組合物，其包括復(fù)合氧化物，其特征在于:所述復(fù)合氧化物的通式為Ag20.V2O5。2.—種處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟:以可溶性銀鹽、五氧化二釩和雙氧水為原料，在小于5°C的低溫下混合并攪拌至溶解，加熱至60°C至無氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將所得沉淀經(jīng)煅燒后獲得通式為Ag20.V2O5的復(fù)合氧化物粉體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的可溶性銀與五氧化二釩的摩爾比為2:1，所述的雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的可溶性銀鹽選自硝酸銀。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的原料在冰水浴中攪拌溶解。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述溶解后的原料在60°C水浴恒溫加熱下保溫反應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的干燥步驟是在沸水浴蒸發(fā)干燥。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述處理亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的煅燒步驟是將干燥的沉淀放入馬弗爐中在400°C?900°C溫度下煅燒6-8小時(shí)。9.一種利用權(quán)利要求1所述催化劑組合物處理亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，其特征在于:包括將所述催化劑組合物懸濁于亞甲基藍(lán)染料廢水中，然后加入雙氧水進(jìn)行處理。10.根據(jù)權(quán)利要求9處理亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，其特征在于:按0.5?4.0g/L廢水的比例加入所述復(fù)合氧化物Ag20.V2O5，按2.0?23.0g/L廢水的比例加入雙氧水，在攪拌下處理5-30分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑組合物及其制備方法及應(yīng)用。該催化劑組合物包括復(fù)合氧化物，所述復(fù)合氧化物的通式為Ag2O·V2O5，是以可溶性銀鹽、五氧化二釩和雙氧水為原料，在低溫下攪拌溶解，加熱到60℃至無氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將所得沉淀經(jīng)煅燒后獲得。制備的復(fù)合氧化物可高效催化雙氧水氧化分解亞甲基藍(lán)染料，具有制備簡單，在常溫常壓而且無需光照下能快速有效降解有機(jī)污染物，具有處理廢水成本低，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01J23/648, C02F1/72
【公開號】CN104923226
【申請?zhí)枴緾N201510357035
【發(fā)明人】周國華, 胡燕
【申請人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月25日