申请日2016.10.07
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72; B01J35/02; B01J29/068
摘要
本发明涉及一种光介质的制备、活化及污水处理方法，属于环保技术领域，具体是涉及一种量子碳素光介质的制备、活化及污水处理方法。本发明提供的量子碳素光反应介质有多种光反应物质，光反应物质产生大量的强活性氧化物质，如OH‑、O2、H等强氧化剂，几乎对所有的有机物或有些无机物进行比较彻底地氧化分解，产生出无危害的物质H2O、CO2等，提高了有机物的分解效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种量子碳素光介质的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将量子碳素液、TiO2、高纯水以及适量N(CH3)4OH·5H2O搅拌混合并加热制备为浆液，其中，量子碳素液和TiO2的比值为:100ml：200g;将浆液放入烘箱中干燥固化得到Rh-C/TiO2产物;
(2)将Rh-C/TiO2产物、干燥沸石粉以及含有Pt金属重量1%的H3PtC16·5.3H2O混合制备出浆液;
(3)将步骤(2)中的浆液干燥固化煅烧得到Rh-Pt-C-M/TiO2复合型光催化氧化体，冷却后研磨至200目到300目之间的产物即为光反应介质。
2.根据权利要求1所述的一种量子碳素光介质的制备方法，其特征在于，所述TiO2为气相法纳米二氧化钛TiO2P25，平均粒径的为25nm的锐钛矿和晶红石混合相的二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的一种量子碳素光介质的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)搅拌过程中每次缓慢加入适量Rh(NO3)3，保持60℃，搅拌1小时。
4.根据权利要求1所述的一种量子碳素光介质的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)搅拌过程中每次向烧瓶中缓慢加入适量H3PtC16·5.3H2O，搅拌1小时,静置6小时。
5.根据权利要求1所述的一种量子碳素光介质的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将浆液放入80～120℃烘箱中干燥固化8～16小时，得到Rh-C/TiO2产物。
6.根据权利要求1所述的一种量子碳素光介质的制备方法，其特征在于，所述量子碳素液的ORP为280mv-500mv、电导率σ为1-10ms/cm、电动势为280mv-380mv、pH值为1.2-3.2、浓度为0.1%-0.45%，溶质是粒径为0.6nm-10nm的氧化石墨烯片，石墨烯粒子表层的氧含量为35%-54%。
7.一种量子碳素光介质的活化方法，其特征在于，包括：
(1)将回收的光反应介质和去离子水按1:3的比例置于超声波容器中进行处理;
(2)滤出水再加新的同量的去离子水继续搅拌超声处理1小时;
(3)重复(1)和(2)的方法三次后滤干，100℃烘箱干燥;
(4)将干燥的介质置于380℃无氧气氛的马弗炉中，煅烧4小时;
(5)冷却后研磨筛分至200目到300目之间的产物。
8.根据权利要求7所述的一种量子碳素光介质的活化方法，其特征在于，所述步骤(1)在超声波容器中边搅拌边用25KHz频率的超声波进行处理1小时。
9.一种利用权利要求1所述的量子碳素光介质进行污水处理的方法，其特征于，包括：向待处理污水中加入光反应介质并混合后进行溶氧发生反应，利用紫外光对溶氧发生反应后的液体进行照射处理后再将光反应介质从液体中沉淀回收。
10.根据权利要求9所述的污水处理的方法，其特征在于，还包括：利用权利要求7所述的方法对分离出的量子碳素光介质进行活化的步骤。
说明书
一种量子碳素光介质的制备、活化及污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种光介质的制备、活化及污水处理方法，属于环保技术领域，具体是涉及一种量子碳素光介质的制备、活化及污水处理方法。
背景技术
废水中所含的重金属对环境和人体健康危害大、持续时间长。大量未经处理的废弃物向土壤系统转移，并在自然因素的作用下汇集、残留于土壤环境中。土壤污染主要以重金属污染为主，其中镉、汞、铅、砷污染最为突出，废水中含有的铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、锌(Zn)、镍(Ni)等重金属离子具有难降解、不可逆、毒性大和易被生物富集等特点，微量即可产生毒性效应，危害极大。
污染水的传统处理方法有：化学沉淀、离子交换、吸附、膜分离、氧化还原、电解及萃取等，但这些方法往往受水温、pH值、水质等因素的影响较大，对某些可溶物质去除率低，而且存在二次污染。对于土壤有机物和重金属治理修复已有较多的技术，包括常用的有物理化学方法、植物修复法、微生物修复法、土壤洗淋回填法等的技术。目前，土壤的修复工程中，比较普及应用的方法是将土壤中的污染物通过洗淋回收到洗淋水中，处理后的土壤回填，洗淋后的污染水再进行水处理。
将磁分离技术应用在废水处理，尤其是超导高梯度磁分离技术处理重金属废水有其独特的优势。对于废水中弱磁性及无磁性污染物，可以通过各种特性的磁性介质的吸着方法，快速地磁分离处理。由于磁分离处理系统低成本、小空间、高效率和高速处理等优点，成为近年来新兴的科研方向。实现重金属污水磁分离包含两方面工作，一是超导磁体，二是磁种。超导磁体装备已是非常成熟的技术，可以方便地从商业产品中得到。磁分离关键问题是如何制备高品质的磁种以及磁分离的具体工艺。
光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术，是一种环境友好型绿色水处理技术,它能够彻底氧化降解污水中的有机污染物。结合一定量的光辐射，光敏介质材料在光的照射下表面受激励而产生电子(e-)和空穴(h+)。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基(·OH)和超级阴氧离子(·O)。这些氧化性极强的自由基，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解，达到无害化处理。但目前光催化氧化方法的催化剂利用率和回收率低,有待通过提高催化剂效率，采用光生电子和空穴复合,以及其他处理技术来共同提高反应效率等方面问题。
超导高梯度磁分离技术以独特分离原理和诸多优点，已成为最有发展前途的新型污水处理技术之一。随着技术理论和设备不断发展，其应用领域日益增加，在工业废水、生活污水、污染河水及湖水以及在处理污泥和废水中的弱磁及无磁性污染物方面具有独特的优势，利用磁性功能的吸附材料，已经得到众多的研究和小规模应用。同样光催化氧化方法也具有极为优秀的特点。但这两项技术仍没有得到应有的普及和大规模化工程应用的案例，其原因在于缺乏高效、经济、合理的技术配备等问题，尤其是设备磁分离方法和功能性的磁性吸附材料是否能够很好地匹配，关系到磁分离技术的特征能否充分地发挥出来。光催化氧化是光反应介质在特定波长光源的照射下才能产生催化作用，能否开发出光反应介质在更宽域的光谱作用下发生催化反应，也是当今该领域重要的课题之一。
针对这些问题，本发明人在长期系统开发和基础材料研究的基础上，提出了一种新的量子碳素磁光介质作为光反应材料，并在此基础上，对污水处理工艺进行改进，提高了污水中有机物的分解效率。
发明内容
本发明主要目的是解决现有技术中存在的污水金属污染处理效能低下的技术问题，提供了一种量子碳素光介质的制备、活化及污水处理方法。该方法提供的量子碳素光反应介质有多种光反应物质，光反应物质产生大量的强活性氧化物质，如OH-、O2、H等强氧化剂，几乎对所有的有机物或有些无机物进行比较彻底地氧化分解，产生出无危害的物质H2O、CO2等，能够显著提高有机物的分解效率。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种量子碳素光介质的制备方法，包括：
(1)将量子碳素液、TiO2、高纯水以及适量N(CH3)4OH·5H2O搅拌混合并加热制备为浆液，其中，量子碳素液和TiO2的比值为:100ml：200g;将浆液放入烘箱中干燥固化得到Rh-C/TiO2产物;
(2)将Rh-C/TiO2产物、干燥沸石粉以及含有Pt金属重量1%的H3PtC16·5.3H2O混合制备出浆液;
(3)将步骤(2)中的浆液干燥固化煅烧得到Rh-Pt-C-M/TiO2复合型光催化氧化体，冷却后研磨至200目到300目之间的产物即为光反应介质。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的制备方法，所述TiO2为气相法纳米二氧化钛TiO2P25，平均粒径的为25nm的锐钛矿和晶红石混合相的二氧化钛。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的制备方法，所述步骤(1)搅拌过程中每次缓慢加入适量Rh(NO3)3，保持60℃，搅拌1小时。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的制备方法，所述步骤(2)搅拌过程中每次向烧瓶中缓慢加入适量H3PtC16·5.3H2O，搅拌1小时,静置6小时。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的制备方法，所述步骤(1)中将浆液放入80～120℃烘箱中干燥固化8～16小时，得到Rh-C/TiO2产物。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的制备方法，所述量子碳素液的ORP为280mv-500mv、电导率σ为1-10ms/cm、电动势为280mv-380mv、pH值为1.2-3.2、浓度为0.1%-0.45%，溶质是粒径为0.6nm-10nm的氧化石墨烯片，石墨烯粒子表层的氧含量为35%-54%。
一种量子碳素光介质的活化方法，包括：
(1)将回收的光反应介质和去离子水按1:3的比例置于超声波容器中进行处理;
(2)滤出水再加新的同量的去离子水继续搅拌超声处理1小时;
(3)重复(1)和(2)的方法三次后滤干，100℃烘箱干燥;
(4)将干燥的介质置于380℃无氧气氛的马弗炉中，煅烧4小时;
(5)冷却后研磨筛分至200目到300目之间的产物。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的活化方法，所述步骤(1)在超声波容器中边搅拌边用25KHz频率的超声波进行处理1小时。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的活化方法，包括：向待处理污水中加入光反应介质并混合后进行溶氧发生反应，利用紫外光对溶氧发生反应后的液体进行照射处理后再将光反应介质从液体中沉淀回收。
优化的，上述的一种量子碳素光介质的活化方法，包括：利用权利要求7所述的方法对分离出的量子碳素光介质进行活化的步骤。
因此，本发明具有如下优点：1.本发明提供的量子碳素光反应介质有多种光反应物质，光反应物质产生大量的强活性氧化物质，如OH-、O2、H等强氧化剂，几乎对所有的有机物或有些无机物进行比较彻底地氧化分解，产生出无危害的物质H2O、CO2等。
2.本发明利用沉淀池回收量子碳素光反应介质，并对回收的光反应介质进行活化后再利用，降低了成本。
