申请日2017.06.22
公开(公告)日2017.09.22
IPC分类号C02F1/72; C02F1/30; C02F101/38; C02F101/34; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，所述方法包括：在废水中加入质子化处理的g‑C3N4催化剂，在无光环境下搅拌吸附形成混合物;向所述混合物中加入过碳酸盐，构成反应体系;将所述反应体系置于可见光的照射范围内，g‑C3N4催化活化所述过碳酸盐降解废水中有机污染物;所述g‑C3N4催化剂的质子化处理包括：在块状g‑C3N4中加入浓硫酸混合，搅拌，超声，得到混合物;将所述混合物与水混合搅拌，获得乳白色悬浮液，将所述乳白色悬浮液离心、洗涤及干燥，得到酸化后的g‑C3N4;将所述酸化后的g‑C3N4在50‑75℃热回流4‑8h，抽滤、洗涤并干燥得质子化的g‑C3N4。本发明方法降解废水中有机污染物的效果显著，降解率高且稳定。
权利要求书
1.一种催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述方法包括：
在废水中加入质子化处理的g-C3N4催化剂，在无光环境下搅拌吸附形成混合物;
向所述混合物中加入过碳酸盐，构成反应体系;
将所述反应体系置于可见光的照射范围内，所述g-C3N4催化活化所述过碳酸盐降解废水中有机污染物;
所述g-C3N4催化剂的质子化处理包括：在块状g-C3N4中加入浓硫酸混合，搅拌，超声，得到混合物;将所述混合物与水混合搅拌，获得乳白色悬浮液，将所述乳白色悬浮液离心、洗涤及干燥，得到酸化后的g-C3N4;将所述酸化后的g-C3N4在50-75℃热回流4-8h，抽滤、洗涤并干燥得质子化的g-C3N4。
2.根据权利要求1所述的催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述g-C3N4的制备方法包括：将双氰胺在升温速率为1-3K/min的条件下升温至500-600℃后，煅烧3-5h，冷却，研磨得到g-C3N4粉末。
3.根据权利要求1所述的催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述搅拌时间为6-10h，所述超声时间为1-3h。
4.根据权利要求1所述的催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述过碳酸盐选自过碳酸钠、过碳酸钾及过碳酸铵。
5.根据权利要求1所述的催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述废水中包含蒽醌类、醌亚胺类、氧杂蒽类以及偶氮类的有机污染物中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述有机污染物选自活性艳蓝、亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红以及甲基橙。
7.根据权利要求1所述的催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，其特征在于：所述废水中有机污染物的初始浓度为10-100mg/L。
8.根据权利要求1所述的催化过碳酸盐降解废水的方法，其特征在于：所述混合物中的g-C3N4催化剂的加入量为0.1-2g/L。
说明书
一种催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法。
背景技术
随着人口的急剧增长及现代化工业的迅猛发展，水污染问题成为制约我国经济和社会发展的关键之一，，寻求高效的水处理技术成为社会发展急需解决的科学问题。
高级氧化法(Advanced oxidation processes,AOPs)是是利用氧化剂和催化剂的相互作用，与光、超声等技术相结合，产生活性极强的自由基，通常是·OH;使水中大分子有机物氧化为低毒或者无毒的小分子物质，甚至矿化为CO2和H2O的技术。高级氧化过程中产生的自由基氧化电位高、反应迅速，将大分子、难降解有机物氧化降解成低毒或者无毒的小分子物质，再与其他处理技术相结合，大幅降低处理成本。因此，高级氧化技术具有良好的发展前景。
传统的AOPs是以活化H2O2产生羟基自由基(.OH，E0=1.8v-2.7v)来降解污染物质。.OH能够迅速而且无选择性的降解大部分有机污染物，但该活化过程需要在酸性条件下才能实现污染物的高效氧化，并且在应用中受水体基质(碳酸盐、碳酸氢盐、天然有机物等)影响较大。
过碳酸盐相比于液态H2O2，具有性质更稳定，更容易保存与运输，分解产物为H2O2和Na2CO3，无毒、无污染等优点。更为重要的是过碳酸盐的化学性质与液态H2O2相似，而对pH却没有苛刻的要求，即使在中性条件下仍然有较强的氧化性能，因此具有广阔的发展应用前景。应用过碳酸钠的关键是如何高效的活化过碳酸盐产生自由基。常规方法包括紫外光、热和微波等物理手段，过渡金属离子等化学方法。物理方法能耗高，而过渡金属离子等化学方法则存在金属离子二次污染的可能。因此，开发新型的过碳酸盐催化剂成为研究热点。
发明内容
针对背景技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种催化过碳酸酸盐降解废水中有机污染物的方法，以质子化g-C3N4为催化剂，以过碳酸盐为氧化剂，可见光协同g-C3N4催化活化过碳酸盐降解废水中有机污染物，本发明方法降解废水中有机污染物的效果显著，降解率高且稳定。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种催化过碳酸盐降解废水中有机污染物的方法，所述方法包括如下步骤：
在废水中加入质子化处理的g-C3N4催化剂，在无光环境下搅拌吸附形成混合物;
向所述混合物中加入过碳酸盐，构成反应体系;
将所述反应体系置于可见光的照射范围内，g-C3N4催化活化所述过碳酸盐产生自由基以降解废水中有机污染物;
所述g-C3N4催化剂的质子化处理包括：在块状g-C3N4中加入浓硫酸混合，搅拌，超声，得到混合物;将所述混合物与水混合搅拌，获得乳白色悬浮液，将所述乳白色悬浮液离心、洗涤及干燥，得到酸化后的g-C3N4;将所述酸化后的g-C3N4在50-75℃热回流4-8h，抽滤、洗涤并干燥得质子化的g-C3N4。
作为进一步的优选，所述g-C3N4的制备方法包括：将双氰胺在升温速率为1-3K/min的条件下升温至500-600℃后，煅烧3-5h，冷却，研磨得到的g-C3N4粉末。
作为进一步的优选，所述搅拌时间为6-10h，所述超声时间为1-3h。
作为进一步的优选，所述过碳酸盐选自过碳酸钠、过碳酸钾及过碳酸铵。
作为进一步的优选，所述废水中包含蒽醌类、醌亚胺类、氧杂蒽类以及偶氮类的有机污染物中的一种或多种。
作为进一步的优选，所述有机污染物选自活性艳蓝、亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红以及甲基橙。
作为进一步的优选，所述废水中有机污染物的初始浓度为10-100mg/L。
作为进一步的优选，所述混合物中的g-C3N4催化剂的加入量为0.1-2g/L。
本发明的有益效果是：本发明方法采用过碳酸盐作为氧化剂，以质子化处理后的g-C3N4为催化剂，利用可见光协同g-C3N4催化剂来催化活化过碳酸盐，降解废水中有机污染物。本发明质子化处理后的g-C3N4催化剂比表面积大，分散均匀，对过碳酸盐的活化效果非常突出，且具有高效、稳定以及可重复利用的优点
