一種用于印染廢水降解的Cu/TiO2復合鍍光催化劑的制備方法與流程

文檔序號:18231748發布日期:2019-07-20 01:28
一種用于印染廢水降解的Cu/TiO2復合鍍光催化劑的制備方法與流程
本發明屬于印染廢水處理劑的制備領域,特別涉及一種用于印染廢水降解的Cu/TiO2復合鍍光催化劑的制備方法。
背景技術
:隨著紡織行業的不斷發展,印染行業染料廢水的處理也成為了日趨關注的一個問題?;钚匀玖蠌V泛應用于棉、粘纖、滌/棉、錦綸、蠶絲、羊毛、錦/粘等織物的染色和印花,因此其廢水量大且色度深,研究其降解方法也成為了必然的一個趨勢?;钚约tM-3BE是活性染料中的一種,常用于紡織品的染色。但其染料廢水成分復雜,常用的處理廢水方法有吸附法、過濾法、膜分離法和氧化法等,其中氧化法效果較好。傳統的芬頓體系Fe/H2O2對染料進行降解面臨著應用pH范圍小,以粉末形式使用極易造成二次污染以及循環使用的問題。故提出了類芬頓基于Cu/TiO2復合鍍的高效催化劑的制備,可在中性條件下使用。最重要的是如果采用復合鍍的方法,可將催化劑牢固負載于織物上,區別以往的粉末形式,特別適用于多次循環使用,方便回收利用。光催化反應是在光和催化劑同時作用下所進行的化學反應,將有機污染物氧化成二氧化碳,水和無機離子,成為理想的環境污染治理和清潔能源生產技術。二氧化鈦(TiO2)無毒、光催化和化學穩定性好,是目前研究最多的光催化劑。李亞、丁敏娟制備了TiO2/凹凸棒黏土復合材料,利用了TiO2的光催化性質,以及多孔材料的吸附性進行降解廢水,多孔材料為TiO2提供高濃度的有機污染物光催化反應環境,有助于提高污染物光催化降解反應速度。郝小龍等在高壓脈沖液電體系中添加TiO2,產生了更多的羥基自由基、氧自由基或超氧自由基,并發現在偏中性條件下有機污染物的降解率最高。程滄滄對附著態TiO2光降解可溶性染料的研究充分發揮了二氧化鈦的氧化性,取得了一定的降解效果。但單獨的利用TiO2光催化性質降解染料廢水效果并不好,因此高效催化劑的制備成為了研究熱點,張冉草胺酸鈷配合物催化活化H2O2降解染料的研究,對染料進行了充分降解,但作用pH環境在8至9,需進一步對廢水進行處理。目前,環境問題是人類面臨和必須解決的重大問題,而傳統光催化治理水污染一般在懸浮相體系中進行,雖然光降解效率高,但因粉末顆粒細小,回收很困難,易隨水流失而浪費,因此催化劑固定和回收技術受到了相當程度的關注。楊亞玲等人通過水熱法在滌綸織物上原位負載TiO2,研究了低溫等離子和堿減量處理滌綸織物對負載TiO2及其光催化性能的影響,取得了很好的效果,還有人用溶膠-凝膠法、氣相法等在織物上負載二氧化鈦,但其工藝時間較長,所需設備投入大,且成本較高。孫明等人利用脈沖放電等離子體協同二氧化鈦降解酸性橙Ⅱ染料,在放電處理時間為120min的降解率最高達到43.09%,龔文麗等人在棉纖維上負載鐵酞菁(FePc)制備功能纖維,對活性紅M-3BE進行降解,120min的降解率達到75%。技術實現要素:本發明所要解決的技術問題是提供一種用于印染廢水降解的Cu/TiO2復合鍍光催化劑的制備方法,克服現有技術中工藝時間較長,所需設備投入大,且成本較高,降解效率低的缺陷,本發明在鍍銅的同時加入TiO2,通過復合鍍可降低成本及縮短反應時間,使Cu/TiO2高效光催化劑的制備工藝更加簡便。本發明的一種Cu/TiO2復合鍍光催化劑的制備方法,包括:(1)將織物進行粗化處理,得到粗化后的織物;(2)將粗化后的織物放入鹽酸-多巴胺溶液中,調節pH,進行聚合反應,得到聚多巴胺PDA改性織物,然后放入氯化鈀溶液中進行活化,得到活化后的聚多巴胺PDA織物;(3)將活化后的聚多巴胺PDA織物進行化學鍍銅,并在鍍銅過程中加入二氧化鈦,即得Cu/TiO2復合鍍光催化劑;其中化學鍍鍍液包括:五水硫酸銅21~28g/L,乙二胺四乙酸-二鈉28~32g/L,酒石酸鉀鈉9~13g/L,甲醇4~6mL/L,甲醛6~8mL/L,pH值12~14;在鍍銅過程中加入納米二氧化鈦1~2g/L;化學鍍溫度50~70℃,時間8~12min。所述步驟(1)中織物為滌綸或棉;織物為清洗后的織物。所述步驟(1)中粗化處理具體為:采用1~3g/L氫氧化鈉,溫度50~60℃,處理時間15~20min。所述步驟(1)中織物粗化處理后用蒸餾水洗滌,然后進行烘干,其中烘干溫度為50~60℃,時間為10~15min。所述步驟(2)中鹽酸-多巴胺溶液的濃度為1.8~2.2g/L;調節pH為用Tris酸調節pH至8~9。所述步驟(2)中聚合溫度20~25℃,時間24h。所述步驟(2)中氯化鈀濃度為0.1~0.2g/L,活化為:室溫條件下活化5~8min。步驟(3)中浴比為1:100。所述步驟(3)中鍍銅過程中加入納米二氧化鈦具體為:在鍍銅開始后2-3min加入納米二氧化鈦,并在5-7min內加完。進一步優選地,在鍍銅開始后3分鐘加入納米二氧化鈦1~2g/L,并在7分鐘內加完。本發明的一種所述方法制備的Cu/TiO2復合鍍光催化劑。本發明提供一種所述Cu/TiO2復合鍍光催化劑在降解活性紅M-3BE染料廢水中的應用。具體為:按處理400mg/L的活性紅M-3BE染料加入100~600mg/L的Cu/TiO2光催化劑,在紫外光反應儀下處理1~6小時,功率為480~520w。一種基于Cu/TiO2復合鍍的光催化劑用于高效降解活性紅M-3BE染料廢水,該方法具體為:過氧化氫1.5g/L,按處理400mg/L的活性紅M-3BE染料加入100~600mg/L的Cu/TiO2光催化劑。有益效果(1)本發明采用化學鍍方法,工藝簡便、成本合理,生產效率高、環保節能、可循環使用,可用于處理染料廢水;(2)本發明所制備的一種基于Cu/TiO2復合鍍的光催化劑具有優異的光催化性能,能高效降解染料廢水;(3)本發明制得的復合材料可循環利用,清潔環保,創造更大的經濟效益;(4)本發明在滌綸上的Cu/TiO2復合鍍的光催化劑對50mL,400mg/L活性紅M-3BE染料進行降解,在120min內降解率達到88%,而只加雙氧水的空白對照樣對染液的降解率只有18%,取得了更好的應用效果,使復合鍍Cu/TiO2高效光催化劑的制備更加具有可行性。附圖說明圖1為一種基于Cu/TiO2復合鍍的光催化劑的制備的流程圖;圖2實施例滌綸織物表面掃描電鏡圖:其中,a為原樣;b為清洗樣;c為多巴胺聚合處理樣;d為Cu/TiO2復合鍍處理樣;圖3為實施例棉織物表面掃描電鏡圖;其中,a為原樣;b為清洗樣;c為多巴胺聚合處理樣;d為Cu/TiO2復合鍍處理樣;圖4為實施例織物滌綸(a)、棉(b)制得的Cu/TiO2復合鍍光催化劑對染液光催化降解圖。具體實施方式下面結合具體實施例,進一步闡述本發明。應理解,這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解,在閱讀了本發明講授的內容之后,本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例中,滌綸克重為380g/m2,使用的棉克重為260g/m2;所用氫氧化鈉購自平湖化工試劑廠;所用鹽酸-多巴胺購自阿拉丁公司;所用二氧化鈦晶型為銳鈦礦型,購自上海麥克林生化科技有限公司;五水硫酸銅、乙二胺四乙酸-二鈉、酒石酸鉀鈉、甲醇、甲醛、過氧化氫均購自國藥集團化學試劑有限公司。其他的試劑均是分析純,在使用過程中無需進一步提純。實施例中鍍銅的過程中加入二氧化鈦均為在鍍銅開始后3min加入納米二氧化鈦,并在7min內加完。實施例1滌綸清洗、粗化后聚合多巴胺,氯化鈀活化,進一步在滌綸上進行Cu/TiO2復合鍍,然后在紫外光下照射降解染料廢水。其具體步驟為:(1)清洗:剪取3cm×4cm滌綸織物,2g/L氫氧化鈉,60℃,清洗20min。(2)制備PET-PDA織物:1.8~2.2g/L鹽酸-多巴胺,Tris酸調節pH至8.5,溫度25℃,時間24h,浴比1:50。(3)活化:氯化鈀濃度為0.2g/L,活化時間5min,活化溫度室溫。(4)制備Cu/TiO2復合鍍光催化劑:五水硫酸銅25g/L,乙二胺四乙酸-二鈉30g/L,酒石酸鉀鈉10g/L,甲醇5mL/L,甲醛7mL/L,在溫度為65℃,pH值為13~13.5的條件下,在鍍液中進行化學鍍銅,并在鍍銅的過程中加入二氧化鈦1g/L,時間12min。(5)配制400mg/L活性紅M-3BE染液,取50mL于燒杯中,將500mg/LCu/TiO2復合鍍光催化劑的織物置于燒杯中,紫外光下照射6小時。實施例2棉織物清洗、粗化后聚合多巴胺,氯化鈀活化,進一步在棉織物上進行Cu/TiO2復合鍍,然后在紫外光下照射降解染料廢水。其具體步驟為:(1)清洗:剪取3cm×4cm棉織物,2g/L氫氧化鈉,60℃,清洗20min。(2)制備聚多巴胺改性的棉織物:2g/L鹽酸-多巴胺,Tris酸調節pH至8.5,溫度25℃,時間24h,浴比1:50。(3)活化:氯化鈀濃度為1g/L,活化時間5min,活化溫度室溫。(4)制備Cu/TiO2復合鍍光催化劑:五水硫酸銅25g/L,乙二胺四乙酸-二鈉30g/L,酒石酸鉀鈉10g/L,甲醇5mL/L,甲醛7mL/L,在溫度為65℃,pH值為13~13.5的條件下,在鍍液中進行化學鍍銅,并在鍍銅的過程中加入二氧化鈦1g/L,時間12min。(5)配制400mg/L活性紅M-3BE染液,取50mL于燒杯中,將500mg/LCu/TiO2復合鍍光催化劑的織物置于燒杯中,紫外光下照射6小時?;贑u/TiO2復合鍍的光催化劑的制備流程圖,如圖1所示,形象的展示整個制備流程。實施例滌綸、棉織物表面掃描電鏡圖,如圖2和圖3所示,其中,a為滌綸、棉原樣,從圖像可知其表面含有一定雜質;b為清洗粗化樣,明顯感受到雜質去除;c為聚多巴胺改性滌綸、棉織物,可以看出滌綸棉纖維表面及間隙覆蓋了一層均勻的聚多巴胺,使改性滌綸、棉在后面鍍液中能吸附以及還原更多的金屬離子;d為滌綸、棉織物Cu/TiO2復合鍍處理樣,可以看出納米TiO2顆粒分布在金屬層中。實施例以滌綸、棉織物為基材的Cu/TiO2復合鍍光催化劑光催化降解圖,如圖4所示,由圖4(a)可知,在2h在滌綸上復合鍍Cu/TiO2光催化劑對50mL,400mg/L活性紅M-3BE染液的降解率達到了88%,而只加雙氧水的空白對照樣對染液的降解率只達到了18%,因此復合鍍Cu/TiO2光催化劑應用獲得的催化效果明顯;由圖4(b)可知,在滌綸上復合鍍Cu/TiO2光催化劑于2小時內對50mL,400mg/L活性紅M-3BE染液的降解率達到了88%,而只加雙氧水的空白對照樣對染液的降解率只有18%,因此復合鍍Cu/TiO2光催化劑應用獲得較好的催化效果;對比兩圖發現,在滌綸織物上復合鍍Cu/TiO2光催化劑在4.5h達到了99%的降解率,在棉織物上復合鍍Cu/TiO2光催化劑在4.5h達到了85%的降解率,因此在滌綸織物上制得的Cu/TiO2復合鍍光催化劑對活性紅M-3BE染料光催化降解效果較好。表1為實施例整理后滌綸、棉織物制得的Cu/TiO2復合鍍光催化劑循環次數與染料降解率的關系表格:織物類型使用次數降解時間(小時)降解率棉織物+銅+二氧化鈦14.585%棉織物+銅+二氧化鈦1690%棉織物+銅+二氧化鈦2648%棉織物+銅+二氧化鈦3644%滌綸+銅+二氧化鈦14.599%滌綸+銅+二氧化鈦2652%滌綸+銅+二氧化鈦3651%實施例整理后以滌綸、棉為基材的Cu/TiO2復合鍍光催化劑循環使用次數與染料降解率的關系表格,參見表1,以滌綸織物為基材制得的Cu/TiO2復合鍍光催化劑的一次使用4.5h降解率達到99%,二次循環使用6h降解率達到52%,三次循環使用6h降解率達到51%;以棉織物為基材制得的Cu/TiO2復合鍍光催化劑的一次使用6h降解率達到90%,二次循環使用6h降解率達到48%,三次循環使用6h降解率達到44%。綜合可知,隨著循環次數的增加,應用降解效率有所下降,但是以織物的形式作為光催化劑可有效克服粉末狀催化劑回收難,重復利用率低,且易造成二次污染等問題,使應用更具可行性。當前第1頁1 2 3 
再多了解一些
當前第1頁1 2 3 
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
做爱视频