申请日2017.08.07
公开(公告)日2017.12.08
IPC分类号C02F9/08; C02F1/30; B01J23/66; C02F101/30; C02F101/34; C02F101/38; C02F103/30
摘要
本发明公开了甲基橙染料废水的有效处理方法，具体为：首先以铝箔为基底，制备蜂窝状氧化锌纳米墙阵列，然后在阵列表面镀上一层银纳米颗粒，制得催化剂;然后以2‑羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖修饰的活性炭作为吸附剂;在处理染料废水时，首先将吸附剂投入到甲基橙染料废水中，在pH为10.5、室温下搅拌吸附10h，过滤，收集滤液;向上述收集的滤液中加入制得的催化剂，调节pH值为6，避光条件下搅拌处理1‑3h，然后在可见光下搅拌处理20‑60min，处理结束后过滤，回收催化剂，重复利用。该处理方法可以有效除去废水中的染料分子，且处理成本低。
权利要求书
1.甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)清洗铝箔基底，然后在铝箔基底上通过射频磁控溅射方法制备氧化锌种子层;
(2)将硝酸锌、六亚甲基四胺和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合溶液;将制得的混合溶液转移至反应釜，并将表面镀有氧化锌种子层的铝箔基底置于混合溶液中进行反应，得到蜂窝状氧化锌纳米墙阵列;
(3)将上述制得的蜂窝状氧化锌纳米墙阵列进行直流溅射镀银，然后进行退火处理，得到催化剂;
(4)将2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖修饰的活性炭作为吸附剂，将吸附剂投入到甲基橙染料废水中，在pH为10.5、室温下搅拌吸附10h，过滤，收集滤液;
(5)向上述收集的滤液中加入步骤(3)制得的催化剂，调节pH值为6，避光条件下搅拌处理1-3h，然后在可见光下搅拌处理20-60min，处理结束后过滤，回收催化剂，重复利用。
2.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述射频磁控溅射条件为：氩气和氧气作为反应气体，压强0.5-1.2Pa、功率30-100W，镀膜时间为1-10min。
3.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氧气的流量为5-50SCCM，氩气的流量为5-50SCCM。
4.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸锌、六亚甲基四胺的摩尔比为1:1。
5.如权利要求1所述的甲基橙染料废水 的有效处理方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸锌和去离子水的质量比为1:35。
6.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述直流溅射镀银的条件为：氩气流量5-60SCCM，功率10-50W，溅射时间10-60s。
7.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述退火条件为200-600℃，保温时间为1-5h。
8.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(4)中，2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖修饰的活性炭的制备具体为：首先将活性炭和浓硫酸混合搅拌处理30min，然后过滤干燥后的固体和去离子水混合搅拌均匀，加入2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖，300W下超声处理1h，过滤，干燥即得，其添加量为15mg/L。
9.如权利要求1所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：步骤(5)中，所述催化剂的添加量为0.1g/L。
10.如权利要求8所述的甲基橙染料废水的有效处理方法，其特征在于：所述活性炭、2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的质量比为1：0.03。
说明书
甲基橙染料废水的有效处理方法
技术领域：
本发明涉及染料废水处理领域，具体的涉及甲基橙染料废水的有效处理方法。
背景技术：
随着纺织印染工业的不断发展，其产生的染料废水越来越多，严重危害生态环境。由于染料结构复杂，生产过程中往往伴随着硝化、氧化和重氮化等反应，造成了染料废水有机物含量高、色度深、成分复杂，同时染料产品更新速度快，使染料废水处理难度不断加大。染料废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法，其中应用最多的是化学法。光催化降解由于具有无二次污染，安全无毒，价廉易得等优点，成为化学法中常用的一种处理方法。但是现实实施中常采用多种方法复配来处理染料废水。
发明内容：
本发明的目的是提供甲基橙染料废水的有效处理方法，该方法可以有效降解染料废水中的甲基橙，且催化剂可以重复利用，催化剂的制备成本低，产量高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
甲基橙染料废水的有效处理方法，包括以下步骤：
(1)清洗铝箔基底，然后在铝箔基底上通过射频磁控溅射方法制备氧化锌种子层;
(2)将硝酸锌、六亚甲基四胺和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合溶液;将制得的混合溶液转移至反应釜，并将表面镀有氧化锌种子层的铝箔基底置于混合溶液中进行反应，得到蜂窝状氧化锌纳米墙阵列;
(3)将上述制得的蜂窝状氧化锌纳米墙阵列进行直流溅射镀银，然后进行退火处理，得到催化剂;
(4)将2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖修饰的活性炭作为吸附剂，将吸附剂投入到甲基橙染料废水中，在pH为10.5、室温下搅拌吸附10h，过滤，收集滤液;
(5)向上述收集的滤液中加入步骤(3)制得的催化剂，调节pH值为6，避光条件下搅拌处理1-3h，然后在可见光下搅拌处理20-60min，处理结束后过滤，回收催化剂，重复利用。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述射频磁控溅射条件为：氩气和氧气作为反应气体，压强0.5-1.2Pa、功率30-100W，镀膜时间为1-10min。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述氧气的流量为5-50SCCM，氩气的流量为5-50SCCM。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述硝酸锌、六亚甲基四胺的摩尔比为1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述硝酸锌和去离子水的质量比为1:35。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述直流溅射镀银的条件为：氩气流量5-60SCCM，功率10-50W，溅射时间10-60s。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述退火条件为200-600℃，保温时间为1-5h。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖修饰的活性炭的制备具体为：首先将活性炭和浓硫酸混合搅拌处理30min，然后过滤干燥后的固体和去离子水混合搅拌均匀，加入2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖，300W下超声处理1h，过滤，干燥即得，其添加量为15mg/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述催化剂的添加量为0.1g/L。
作为上述技术方案的优选，所述活性炭、2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的质量比为1：0.03。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用吸附法和光催化降解法联合处理甲基橙废水，采用的光催化剂是以铝箔为基底，无需使用模板，使用简单的水热法大规模制备出蜂窝状氧化锌纳米墙阵列，其孔隙率大，阵列规则，催化性能好;
而且在吸附处理的时候，采用2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖修饰的活性炭作为吸附剂，2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的修饰有效改善了吸附剂与染料分子的接触，使得吸附剂对染料分子的吸附性能大大得到提高;本发明提供的染料废水处理方法成本低，对水体无二次污染。
