申请日2017.09.26
公开(公告)日2018.01.09
IPC分类号C02F1/30; C02F1/66; C02F1/72; B01J27/199; C02F101/22
摘要
本发明公开了一种复合可见光催化剂处理含铬废水的方法，包括如下步骤：将多金属氧酸盐基复合可见光催化剂加入含铬废水中，然后加入空穴捕获剂，调节废水pH值，于暗处搅拌至吸附平衡，可见光照射进行反应。本发明复合光催化剂的制备方法简单，可见光条件下对于含铬废水的处理效果好，可重复利用。
权利要求书
1.一种复合可见光催化剂处理含铬废水的方法，其特征在于，将复合可见光催化剂加入含铬废水中，然后加入空穴捕获剂，调节废水pH值，于暗处搅拌至吸附平衡，可见光照射进行反应;
所述复合可见光催化剂由如下方法制备：
(1)将硝酸银水溶液逐滴加入磷钼酸水溶液中，得磷钼酸银悬浊液;
(2)向所得磷钼酸银悬浊液中加入钒酸钠溶液，混匀后移至水热反应釜中进行水热反应，反应结束后离心、水洗、烘干得中间产物AgHPMo/Ag3VO4;
(3)向所得AgHPMo/Ag3VO4中加入甲醇，除氧后进行紫外光照，然后经洗涤、干燥得多金属氧酸盐基复合可见光催化剂Ag@AgHPMo/Ag3VO4。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，复合可见光催化剂用量0.2～2g/L。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，调节废水pH值为2～8。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，通过如下方法调节待处理废水的pH值：根据待处理废水的pH值，向待处理废水中滴HClO4溶液或NaOH溶液调节pH值。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述空穴捕获剂为0.1mol/L～2mol/L的EDTA-2Na，EDTA-2Na的投加量与废水的体积比为1:100。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，于暗处搅拌30～60min至吸附平衡。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中硝酸银和磷钼酸的摩尔比为1：5～15。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中水热反应条件为：130～150℃水热反应1～3h。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所得中间产物AgHPMo/Ag3VO4中Ag3VO4与AgHPMo的摩尔比为1:5～1:20。
说明书
一种复合可见光催化剂处理含铬废水的方法
技术领域
本发明涉及光催化材料技术领域，特别是涉及一种多金属氧酸盐基复合可见光催化剂处理含铬废水的方法。
背景技术
环境污染和能源短缺是人类当前面临的重大挑战。近年来，难降解废水的处理一直是环境污染治理的重点和难点，其典型代表是含重金属的无机废水，含铬废水最甚。目前，主要是通过将Cr(VI)还原至Cr(III)，毒性降低，形成的Cr(III)可以很容易通过沉淀去除，从而达到处理含铬废水的目的。
多金属氧酸盐作为光催化材料的一种，具有独特的结构和氧化还原性质。与半导体TiO2的导带相似，POMs也能够作为电子的“储水池”，即它能够接受多个电子而保持自身的基本M-O结构不变，是一种有广阔应用前景的光催化材料。然而，多金属氧酸盐在光催化应用中多用于降解水中有机污染物。因而开发高可见光活性的多金属氧酸盐催化剂，并将其应用于含重金属废水处理领域，有很高的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种复合可见光催化剂处理含铬废水的方法，制备简单，易操作，成本低，且对含铬废水的处理效果好，催化剂还可重复利用。
一种复合可见光催化剂处理含铬废水的方法，将复合可见光催化剂加入含铬废水中，然后加入空穴捕获剂，调节废水pH值，于暗处搅拌至吸附平衡，可见光照射进行反应。
本发明的废水处理方法适合处理的待处理废水中Cr(VI)的浓度为10～30mg/L，优选为10mg/L。
废水的pH值是影响Cr(VI)的去除效率的重要因素，调节废水pH值为2～8，优选pH为3。
光催化处理时，未施加光源前，先对待处理废水在无光条件下进行暗吸附处理。通过合理设置暗吸附时长，使催化剂上吸附平衡，有利于提高废水处理效率。作为优选，暗吸附处理的时长30～60min。
为保证待处理废水在反应过程中浓度均匀，在光电催化处理过程中，对待处理废水进行搅拌。
本发明中光催化处理在可见光条件下进行，实际应用时可以采用氙灯作为可见光光源;更优选地，所述光源为用滤光片滤去λ<420nm部分。
所述所述空穴捕获剂为0.1～2mol/L的EDTA-2Na，优选为0.5mol/L，EDTA-2Na的投加量与废水的体积比为1:100。
优选地，复合可见光催化剂用量0.2g/L～2g/L，优选1g/L。
所述多金属氧酸盐基复合可见光催化剂由如下方法制备：
(1)将硝酸银水溶液逐滴加入磷钼酸水溶液中，得磷钼酸银悬浊液;
(2)向所得磷钼酸银悬浊液中加入钒酸钠溶液，混匀后移至水热反应釜中进行水热反应，反应结束后离心、水洗、烘干得中间产物AgHPMo/Ag3VO4;
(3)向所得AgHPMo/Ag3VO4中加入甲醇，除氧后进行紫外光照，然后经洗涤、干燥得多金属氧酸盐基复合可见光催化剂Ag@AgHPMo/Ag3VO4。
本发明采用水热法，实现了AgHPMo/Ag3VO4的制备，然后通过光还原法，制得Ag@AgHPMo/Ag3VO4。磷钼酸(HPMo)引入Ag+，实现了非均相化，制得有可见光响应的催化剂AgHPMo。通过复合Ag3VO4，实现了导带、价价带的匹配，促进电子-空穴的分离，提高光生电子数量。通过光还原引入Ag，促进光生电子的转移，有更多的电子用于将Cr(VI)还原至Cr(III)，毒性降低，形成的Cr(III)可以很容易通过沉淀去除，从而达到处理含铬废水的目的。
优选地，步骤(1)中硝酸银和磷钼酸的摩尔比为1:5～15，进一步优选为1:10。进一步地，硝酸银水溶液的浓度为0.5mol/L;磷钼酸水溶液的浓度为0.5mol/L。
优选地，步骤(2)中其中钒酸钠溶液的浓度为0.01mol/L。
优选地，步骤(2)所得中间产物AgHPMo/Ag3VO4中Ag3VO4与AgHPMo的摩尔比为1:5～1:20。作为优选为1:5～1:10，最优选1:10，即Ag3VO4负载量为10%。
钒酸钠的加入量会影响到催化剂中Ag3VO4的含量，也会影响到催化剂制备时的分散性。在上述优选范围内制备得到的催化剂处理含铬废水的能力更好。
优选地，步骤(2)中水热反应条件为：130～150℃水热反应1～3h;进一步优选地，140℃水热反应2h。
优选地，步骤(3)中紫外光照时间为10～40分钟。进一步优选为25～35min;最优选为30min。紫外光照时间会影响到负载银的量，进而影响到光催化剂的可见光响应，影响到光催化效果。
甲醇的加入量以1g AgHPMo/Ag3VO4加入18～22mL甲醇计。
本发明的目的是提供一种多金属氧酸盐基复合可见光催化剂处理含铬废水的方法，本发明在磷钼酸(HPMo)引入Ag+，实现了非均相化，制得有可见光响应的催化剂AgHPMo。通过复合Ag3VO4，实现了导带、价带的匹配，促进电子-空穴的分离，提高光生电子数量。通过光还原引入Ag，促进光生电子的转移，有更多的电子用于将Cr(VI)还原至Cr(III)，毒性降低，形成的Cr(III)可以很容易通过沉淀去除，从而达到处理含铬废水的目的，在上述各优选条件的组合下处理效果更好。
本发明的有益效果有：
(1)光催化剂制备方法简单，成本低;
(2)可见光响应好，利用率高;
(3)对Cr(VI)有很高的还原能力，反应速率快。
