申请日2019.01.02
公开(公告)日2019.03.01
IPC分类号C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明涉及的是负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，包括：将氧化石墨烯用去离子水制成分散液，加入到带特氟龙衬里不锈钢釜中，将洗涤后的黄铜网也加入到带特氟龙衬里不锈钢釜中，加热后水热反应10‑16h，冷却后，取出负载有石墨烯的黄铜网，剥离除去黄铜网表层易于剥落的石墨烯后，剩余牢固、紧密附着在黄铜网表面均匀的单层或者少层石墨烯，得到负载在黄铜网上的石墨烯催化剂;将负载在黄铜网上的石墨烯催化剂置于染料废水中，调节pH值为3‑11，加入单过硫酸钾，用量0.042‑0.125 mM，常温下用负载石墨烯催化剂的黄铜网作搅拌器搅拌，处理废水。本发明可降低废水处理成本，避免二次污染。
权利要求书
1.一种负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：以石墨粉为原料，采用传统的Hummers方法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯用去离子水制成分散液，并加入到带特氟龙衬里不锈钢釜中;清洗黄铜网，黄铜网为80-100目，将洗涤后的黄铜网加入到带特氟龙衬里不锈钢釜中，旋紧上盖，加热至140-180℃后水热反应10-16h，自然冷却至室温后，取出负载有石墨烯的黄铜网，剥离除去黄铜网表层易于剥落的石墨烯后，剩余牢固、紧密附着在黄铜网表面均匀的单层或者少层石墨烯，得到负载在黄铜网上的石墨烯催化剂;
步骤二：将步骤一制备所得的负载在黄铜网上的石墨烯催化剂置于染料废水中，调节pH值为3-11，然后加入单过硫酸钾，用量0.042-0.125 mM，常温下用负载石墨烯催化剂的黄铜网作搅拌器搅拌，反应结束，取水样，然后测定吸光度;
步骤三：取出负载石墨烯催化剂的黄铜网，用去离子水冲洗后，继续投入到新的染料废水中循环使用。
2.根据权利要求1所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的步骤一中清洗包括四个步骤：丙酮清洗、乙醇清洗、盐酸清洗、去离子水清洗，其中，丙酮质量分数99.5%，乙醇质量分数95%、盐酸质量分数5%。
3.根据权利要求2所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的步骤一中氧化石墨烯用量为25-50mg，去离子水用量50 mL，特氟龙衬里不锈钢反应釜体积为100mL。
4.根据权利要求3所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的黄铜网长：2-4cm，宽：2-4 cm。
5.根据权利要求4所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的染料废水为罗丹明B废水，浓度为10-15mg/L。
6.根据权利要求5所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的搅拌速率为100-300r/min。
7.根据权利要求6所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的负载石墨烯催化剂的黄铜网投入到新的染料废水中循环使用的次数为1-10次。
8.根据权利要求7所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的步骤二中单过硫酸钾用量为0.104 mM。
9.根据权利要求8所述的负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，其特征在于：所述的步骤二中pH为3-5。
说明书
负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法
技术领域
本发明涉及处理染料废水的方法，具体涉及负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法。
背景技术
基于硫酸根自由基(SO4•−)的高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,AOPs)是近年来发展起来的一类处理难降解有机污染物的新型技术。SO4• − 主要通过活化过硫酸盐产生的，SO4• −的存在寿命(半衰期为4s)较• OH长(一般低于1μs)，标准氧化还原电位(2.5-3.1V)与•OH相近(2.8V)，氧化剂过硫酸盐的溶解性好且不易挥发，在中性或碱性条件下表现出比•OH更高的活性。相对于其它传统水处理技术，基于SO4•−的高级氧化技术具有高效、快速、彻底且反应条件温和等优点，作为一种新型高级氧化技术被广泛运用于包括除草剂、杀虫剂、环境内分泌干扰物、偶氮染料、酚类物质等多种有机污染物的高效去除的环境污染修复与治理领域。
常温下过硫酸盐自身的氧化能力有限，不能显著氧化降解有机污染物，需经过辐射分解、紫外光解、高温热解以及过渡金属离子催化等作用活化过硫酸根，产生氧化能力更高的SO4•−。辐射分解、紫外光解和高温热解活化不产生二次污染，但需要外加能量;过渡金属离子活化方法因其反应体系简单、反应条件温和、能耗较低、不需外加热源与光源，得到科研工作者的广泛关注，但是残存的过渡金属离子对水产生二次污染。近年来，人们采用Fe3O4、CuO、Co3O4、MnO2等金属氧化物作为非均相催化剂，催化效果一般不如均相催化体系，而且需要采用后续分离工艺回收这些非均相催化剂加以利用。
发明内容
本发明的目的是提供负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法，这种负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法用于解决现有处理废水方法或处理能力低或产生二次污染的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种负载型石墨烯催化产硫酸根自由基氧化处理染料废水方法包括如下步骤：
步骤一：以石墨粉为原料，采用传统的Hummers方法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯用去离子水制成分散液，并加入到带特氟龙衬里不锈钢釜中;清洗黄铜网，黄铜网为80-100目，将洗涤后的黄铜网加入到带特氟龙衬里不锈钢釜中，旋紧上盖，加热至140-180℃后水热反应10-16h，自然冷却至室温后，取出负载有石墨烯的黄铜网，剥离除去黄铜网表层易于剥落的石墨烯后，剩余牢固、紧密附着在黄铜网表面均匀的单层或者少层石墨烯，得到负载在黄铜网上的石墨烯催化剂;
步骤二：将步骤一制备所得的负载在黄铜网上的石墨烯催化剂置于染料废水中，调节pH值为3-11，然后加入单过硫酸钾，用量0.042-0.125 mM，常温下用负载石墨烯催化剂的黄铜网作搅拌器搅拌，反应结束，取水样，然后测定吸光度;
步骤三：取出负载石墨烯催化剂的黄铜网，用去离子水冲洗后，继续投入到新的染料废水中循环使用。
上述方案步骤一中清洗包括四个步骤：丙酮清洗、乙醇清洗、盐酸清洗、去离子水清洗，其中，丙酮质量分数99.5%，乙醇质量分数95%、盐酸质量分数为5%。
上述方案步骤一中氧化石墨烯用量为25-50mg，去离子水用量50 mL，特氟龙衬里不锈钢反应釜体积为100mL。
上述方案步骤一中黄铜网长：2-4cm，宽：2-4 cm。
上述方案步骤二中染料废水为罗丹明B废水，浓度为10-15mg/L。
上述方案步骤二中磁力搅拌速率为100-300r/min。
上述方案步骤三中负载石墨烯催化剂的黄铜网投入到新的染料废水中循环使用的次数为1-10次。
上述方案步骤二中单过硫酸钾用量为0.104 mM。上述方案步骤二中步骤二中pH为3-5。
本发明具有以下有益效果：
1、在铜基材上石墨烯生长一般为单层或者少层，这种结构的石墨烯不仅具有活性位点多，催化活性高，且与铜网结合牢固，负载后作为催化剂时，无须过滤分离等工艺，非常易于循环使用，降低应用成本，避免二次污染。
2、新型的碳材料石墨烯因其独特的结构和化学特性，在环境污染物治理领域展示了良好的性能。本发明从当前水污染治理面临的挑战出发，将石墨烯独特的碳原子结构，优异的电子传递能力特征相结合，同时将其负载在铜网上制备成负载型石墨烯催化剂。
