申请日2019.08.05
公开(公告)日2019.10.11
IPC分类号C02F9/08; B01J21/18; C02F101/30; C02F103/20
摘要
本发明公开了一种处理草鱼养殖废水中有机物的方法，属于废水处理技术领域，其经由以下步骤：(1)搅拌吸附：将复合催化剂投入草鱼养殖废水中，搅拌混合吸附，制得混合液，复合催化剂的投放量为草鱼养殖废水质量的0.05～0.5%;(2)光照反应：将步骤(1)制得的混合液置于太阳光下反应60～150min，完成草鱼养殖废水的处理;此方法采用先搅拌暗吸附，将有机污染物充分吸附到复合催化剂上，再在光照作用下增强符合催化剂的氧化能力，从而尽可能地将有机污染物氧化为完全氧化为绿色环保的CO2、H2O和矿酸，实现水产养殖废水的处理，整个处理过程完全绿色环保，无有害副产物产生。
权利要求书
1.一种处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)搅拌吸附：将复合催化剂投入草鱼养殖废水中，搅拌混合吸附，制得混合液，复合催化剂的投放量为草鱼养殖废水质量的0.05～0.5%;
(2)光照反应：将步骤(1)制得的混合液置于太阳光下反应60～150min，完成草鱼养殖废水的处理;
所用复合催化剂经由以下步骤制得：
(a)研磨：将石墨粉与MgO粉末按照质量比为8～20:100进行混合研磨，制得混合粉末;
(b)溶胶凝胶法复合：在无水乙醇中依次加入钛酸丁酯、去离子水、浓度为2mol/L的盐酸溶液和步骤(1)制得的混合粉末得到混合溶液，先用磁力搅拌混合溶液，再用超声使混合溶液分散均匀，待混合溶液凝胶后，于室温下干燥后研磨;
无水乙醇与钛酸丁酯的质量比为4～3:1，去离子水与钛酸丁酯的质量比为1:1～2，浓度为2mol/L的盐酸溶液与钛酸丁酯质量比为0.1～0.2:1，步骤(1)制得的混合粉末与钛酸丁酯的质量比为0.005～0.05:1;
(c)煅烧：将步骤(2)研磨的粉末在400～500℃温度下进行煅烧，得到复合催化剂。
2.按照权利要求1所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(a)中，石墨粉与MgO粉末的质量比为14:100。
3.按照权利要求1所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(b)中，无水乙醇与钛酸丁酯的质量比为3.5:1，去离子水与钛酸丁酯的质量比为1:1.5，浓度为2mol/L的盐酸溶液与钛酸丁酯质量比为0.15:1，步骤(1)制得的混合粉末与钛酸丁酯的质量比为0.03:1。
4.按照权利要求1所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(c)中，煅烧温度为450℃。
5.按照权利要求1至4任一所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(1)中，复合催化剂的投放量为草鱼养殖废水质量的0.3%。
6.按照权利要求5所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(1)中，搅拌混合时间为40～80min。
7.按照权利要求6所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(1)中，搅拌混合时间为60min。
8.按照权利要求5所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(2)中，混合液置于太阳光下反应100min。
9.按照权利要求5所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(c)中煅烧时间为2～4h。
10.按照权利要求9所述的处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：步骤(c)中煅烧时间为3h。
说明书
一种处理草鱼养殖废水中有机物的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种处理草鱼养殖废水中有机物的方法。
背景技术
随着科技的进步及经济的发展，我国的水产养殖业发展迅猛，丰富了人们的饮食。水产养殖过程中，由于饵料等投放过量，加之水产动物的粪便排放，滋生有毒、有害物质，从而使水体中各种有机物含量超标，致使水体中溶氧降低，严重制约了水产养殖的产量与品质。加之日渐严重的工业污染造成地表水和土壤污染，污染的地表水会渗透进养殖水体，土壤中的污染物也会随雨水进入养殖水体，增加了对水产养殖的威胁，尤其是每年的雨季，很容易将工业污水混入养殖水域。这就需要定期为养殖水域更换水，对水产养殖污水进行处理，使其用作其它水源、再次返回养殖区或者达到排放标准。
近年来，多相光催化降解技术是利用适当波长的光照射到半导体上产生活性物种，从而氧化溶解于水中的有机化合物，是一种高级氧化技术。多相光催化材料很多，研究十分活跃，TiO2介导的多相光催化具有潜在的优势，它能导致许多有机污染物完全氧化为CO2、H2O和矿酸。其中由于二氧化钛(TiO2)固有的性质，如高的光反应性、无毒、价廉、光化学稳定、出众的氧化性和长久电荷携带等，是目前研究最多和最有前景的多相光催化材料之一，但是TiO2禁带宽度较窄，其只能被紫外光激活，而紫外光仅占太阳光谱的3～5%这一因素限制了其在太阳光下的使用。因此以TiO2为基础，研发一种新型催化剂，提高对可见光波长吸收范围及激发荧光强度，同时提高对有机物的吸附能力，对于工业废水及生活污水处理具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种处理草鱼养殖废水中有机物的方法，在绿色环保的光照作用下简化处理程序，并提高TiO2的多相光催化降解能力。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种处理草鱼养殖废水中有机物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)搅拌吸附：将复合催化剂投入草鱼养殖废水中，搅拌混合吸附，制得混合液，复合催化剂的投放量为草鱼养殖废水质量的0.05～0.5%;
(2)光照反应：将步骤(1)制得的混合液置于太阳光下反应60～150min，完成草鱼养殖废水的处理;
所用复合催化剂经由以下步骤制得：
(a)研磨：将石墨粉与MgO粉末按照质量比为8～20:100进行混合研磨，制得混合粉末;
(b)溶胶凝胶法复合：在无水乙醇中依次加入钛酸丁酯、去离子水、浓度为2mol/L的盐酸溶液和步骤(1)制得的混合粉末得到混合溶液，先用磁力搅拌混合溶液，再用超声使混合溶液分散均匀，待混合溶液凝胶后，于室温下干燥后研磨;
无水乙醇与钛酸丁酯的质量比为4～3:1，去离子水与钛酸丁酯的质量比为1:1～2，浓度为2mol/L的盐酸溶液与钛酸丁酯质量比为0.1～0.2:1，步骤(1)制得的混合粉末与钛酸丁酯的质量比为0.005～0.05:1;
(c)煅烧：将步骤(2)研磨的粉末在400～500℃温度下进行煅烧，得到复合催化剂。
进一步的，步骤(a)中，石墨粉与MgO粉末的质量比为14:100。
进一步的，步骤(b)中，无水乙醇与钛酸丁酯的质量比为3.5:1，去离子水与钛酸丁酯的质量比为1:1.5，浓度为2mol/L的盐酸溶液与钛酸丁酯质量比为0.15:1，步骤(1)制得的混合粉末与钛酸丁酯的质量比为0.03:1。
进一步的，步骤(c)中，煅烧温度为450℃。
进一步的，步骤(1)中，复合催化剂的投放量为草鱼养殖废水质量的0.3%。
进一步的，步骤(1)中，搅拌混合时间为40～80min。
进一步的，步骤(1)中，搅拌混合时间为60min。
进一步的，步骤(2)中，混合液置于太阳光下反应100min。
进一步的，步骤(c)中煅烧时间为2～4h。
进一步的，步骤(c)中煅烧时间为3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用先搅拌暗吸附，将有机污染物充分吸附到复合催化剂上，再在光照作用下增强符合催化剂的氧化能力，从而尽可能地将有机污染物氧化为完全氧化为绿色环保的CO2、H2O和矿酸，实现水产养殖废水的处理，整个处理过程完全绿色环保，无有害副产物产生。
2、在复合催化剂TiO2-GR/MgO中，石墨具有众多共轭双键，同时还是电子受体和转移体，可以拓宽TiO2的光吸收范围，抑制光生电子和空穴的再复合，还提高TiO2的吸附能力，而MgO具有优异的吸附能力，能够提高催化剂对难降解有机污染物的吸附性能，从而在石墨和MgO的协同作用下有效降低了TiO2中产生的电子-空穴的重组率，提高了吸附性能，从而提高了其整体光催化活性。
3、在制备的过程中，采用钛酸丁酯在乙醇介质中水解为钛酸，煅烧过程中，钛酸分解为TiO2的形式，可以在凝胶溶胶复合过程中，实现各原料间在分子水平上被均匀地混合，使得原料之间越可以充分接触，反应越容易进行。
4、本发明采用溶胶凝胶法制备复合催化剂，一方面需要较低的合成温度，降低能源消耗;另一方面能够使得体系中各组分的扩散在纳米范围内，分散更加均匀，提高复合催化剂的整体处理能力。
5、本发明采用氧化处理能力更强的复合催化剂，在光照作用下完成水产养殖废水的处理，简化了工艺且无副产物产生，便于在本领域内推广应用。
