本发明专利技术公开了一种低浓度混合染料的光催化降解方法，所述混合染料是指甲基橙和亚甲基蓝的混合染料，所述方法为：将锌锡二元水滑石置于甲基橙和亚甲基蓝的混合染料溶液中，室温、pH中性条件下，用氙灯照射10～15h，搅拌，使甲基橙和亚甲基蓝降解，得到降解处理后的染料溶液；锌锡二元水滑石质量用量以混合染料溶液的体积计为0.02～2.0mg/mL；锌锡二元水滑石的化学通式为[Zn2+1-xSn4+x(OH)2](NO3-)2x·mH2O]。本发明专利技术将锌锡二元水滑石用于光催化降解甲基橙和亚甲基蓝混合染料，反应条件温和，降解效率高，效果显著，催化降解后的材料易回收利用。
【技术实现步骤摘要】
(一)
本专利技术涉及一种低浓度混合染料的光催化降解方法。(二)
技术介绍
随着人们对环境污染的重视，化工厂排放的有机废水污染物越来越受到人们的关注。尤其是印染工业排放的染料废水由于成分复杂、色度深、排放量大等特点，属于难降解有机污染物，易造成水体富营养化，环境污染问题。化学法、物理吸附法、生物降解法等常规的处理方法在处理过程中会产生二次污染，并且处理周期长，价格高，不易被推广。而半导体光催化技术具有效率高、污染少、价格低廉等优势，在水质处理、失效农药降解等方面的应用受到人们的关注，尤其在印染废水处理方面越来越受到人们的重视。水滑石(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)是一类具有层状结构的双金属氢氧化物，它由带正电荷的金属氢氧化物层板[M2+1－xM3+x(OH)2]x+和带负电荷的层间阴离子(An－)x/n构成。结构通式为[M2+1－xM3+x(OH)2]x+(An－)x/n·mH2O，其中M2+和M3+分别代表二价和三价金属阳离子，x为金属元素的含量变化，An-代表层间可交换的阴离子，如NO3-、CO32-等。LDHs具有晶粒尺寸小、比表面积较大、禁带宽度较小等特性，其自身具有一定的光催化活性。同时LDHs层板金属具有可调变性，可以掺杂高光催化活性的物质于层板上，提高对太阳光的响应，拓展了其在光催化领域的应用。(三)
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种水滑石光催化材料，并将其用于降解低浓度的甲基橙和亚甲基蓝混合染料的应用。本专利技术采用的技术方案是：一种低浓度混合染料的光催化降解方法，所述混合染料是指甲基橙和亚甲基蓝的混合染料，所述方法为：将锌锡二元水滑石置于甲基橙和亚甲基蓝的混合染料溶液中，室温、pH值中性条件下，用氙灯照射10～15h，搅拌，使甲基橙和亚甲基蓝降解，得到降解处理后的染料溶液；所述锌锡二元水滑石质量用量以混合染料溶液的体积计为0.02～2.0mg/mL，优选1.0mg/mL；所述锌锡二元水滑石的化学通式为[Zn2+1-xSn4+x(OH)2](NO3-)2x·mH2O]，其中x为Sn4+/[Sn4++Zn2+]的摩尔比，0<x<1，m为结晶水数量，优选0.2≤x≤0.33。所述锌锡二元水滑石化学通式优选为[Zn2+0.75Sn4+0.25(OH)2](NO3-)0.5·0.5H2O]。本专利技术采用水浴控温，优选用NaOH溶液和HCl溶液调节混合染料溶液的pH值。本专利技术所述pH值中性条件，本领域技术人员公知是指pH值为7的条件。所述氙灯的波长为380nm～760nm，功率优选500～1000W，更优选500W。所述混合染料溶液中甲基橙的质量浓度为0.5～24mg/L，亚甲基蓝的质量浓度为1～12mg/L。锌锡二元水滑石较高的投放量可以有效吸附染料于材料表面，以便于进行催化降解，本专利技术锌锡二元水滑石质量用量优选1.0mg/ml混合染料溶液。本专利技术提供的锌锡二元水滑石的禁带宽度和晶粒尺寸均比较小，在适宜光照下能产生电子-空穴对，进而生成化学活性极高的·OH和·O2，·OH和·O2能与吸附在锌锡水滑石的甲基橙和亚甲基蓝发生氧化还原反应，使染料发生降解，从而达到净化废水的目的。本专利技术所述的锌锡二元水滑石通常按如下方法制备：取Zn(NO3)2·6H2O和SnCl4·5H2O溶于去CO2水中制成溶液A；另取NaOH溶于去CO2水中得到溶液B，将溶液A和溶液B同时滴加到含去CO2水的四口圆底烧瓶中，保持恒定的滴加速度，强烈搅拌，pH值维持在8～9之间，滴加完毕后继续搅拌30～60min，于65℃下晶化12～48h，抽滤，洗涤至中性，85℃干燥12～72h，研磨得锌锡二元水滑石，其中锌锡摩尔比为3:1，即x为0.25，m为0.5，化学通式为[Zn2+0.75Sn4+0.25(OH)2](NO3-)0.5·0.5H2O]。本专利技术所述的锌锡二元水滑石采用常规的方法制备，制备过程中用到的水均为去CO2水。所述的甲基橙的结构如式A所示，亚甲基蓝的结构如式B：将合成的锌锡二元水滑石置于紫外-可见分光光度计中，测定其漫反射光谱图，并通过公式αhν＝K(hν-Eg)n/2计算禁带宽度。其中α、h、ν、K、Eg分别代表吸收因子、普朗克常量、光频率、比例参数以及禁带宽度，并以(αhν)2/n对hν作图，外推切线与横坐标hν的交点即为禁带宽度。根据材料的禁带宽度选择合适的光源，光源的主峰能量就能够激发材料价带中的电子跃迁到导带生成电子-空穴对。锌锡水滑石材料对反应体系中甲基橙和亚甲基蓝的总降解率D1和D2分别可以用公式(1)和(2)计算，即D1＝1-C1/C10 公式(1)D2＝1-C2/C20 公式(2)公式(1)(2)中，C10和C20分别为锌锡水滑石吸附-脱附平衡后混合染料中甲基橙和亚甲基蓝的质量浓度。C1和C2为光催化反应一定时间后混合染料中甲基橙和亚甲基蓝的质量浓度。C1和C2的值通过如下方法测得：每隔一定的反应时间，取3mL溶液过滤，滤液分别在甲基橙的最大吸收波长(464nm)和亚甲基蓝的最大吸收波长(662nm)下测量其吸光度，然后根据甲基橙和亚甲基蓝的标准曲线得到相应的质量浓度。甲基橙和亚甲基蓝的自身光解率(不加锌锡二元水滑石)d1和d2分别可以用公式(3)和(4)计算，即d1＝1-c1/c10 公式(3)d2＝1-c2/c20 公式(4)公式(3)(4)中，c10和c20分别为混合染料中甲基橙和亚甲基蓝的初始质量浓度。c1和c2为光照一定时间后混合染料中甲基橙和亚甲基蓝的质量浓度。c1和c2的值通过如下方法测得：每隔一定的反应时间，取3mL溶液分别在甲基橙的最大吸收波长(464nm)和亚甲基蓝的最大吸收波长(662nm)下测量其吸光度，然后根据甲基橙和亚甲基蓝的标准曲线得到相应的质量浓度。本专利技术所述锌锡二元水滑石对混合染料(甲基橙和亚甲基蓝)的总降解率和染料自身光解率采用上述方法计算。降解的混合染料为低浓度，因而甲基橙和亚甲基蓝在最大吸收波长处的吸收值基本不叠加，可以按单一组分的方法处理。本专利技术将锌锡二元水滑石用于光催化降解甲基橙和亚甲基蓝混合染料，反应条件温和，降解效率高，效果显著，催化降解后的材料易回收利用。(四)附图说明图1是实施例1中锌锡二元水滑石的X射线衍射图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低浓度混合染料的光催化降解方法，所述混合染料是指甲基橙和亚甲基蓝的混合染料，其特征在于所述方法为：将锌锡二元水滑石置于甲基橙和亚甲基蓝的混合染料溶液中，室温、pH值中性条件下，用氙灯照射10～15h，搅拌，使甲基橙和亚甲基蓝降解，得到降解处理后的染料溶液；所述锌锡二元水滑石质量用量以混合染料溶液的体积计为0.02～2.0mg/mL；所述锌锡二元水滑石的化学通式为[Zn2+1‑xSn4+x(OH)2](NO3‑)2x·mH2O]，其中x为Sn4+/[Sn4++Zn2+]的摩尔比，0<x<1，m为结晶水数量。
【技术特征摘要】
1.一种低浓度混合染料的光催化降解方法，所述混合染料是指甲基橙和
亚甲基蓝的混合染料，其特征在于所述方法为：将锌锡二元水滑石置于甲基
橙和亚甲基蓝的混合染料溶液中，室温、pH值中性条件下，用氙灯照射
10～15h，搅拌，使甲基橙和亚甲基蓝降解，得到降解处理后的染料溶液；所
述锌锡二元水滑石质量用量以混合染料溶液的体积计为0.02～2.0mg/mL；
所述锌锡二元水滑石的化学通式为[Zn2+1-xSn4+x(OH)2](NO3-)2x·mH2O]，其
中x为Sn4+/[Sn4++Zn2+]的摩尔比，0<x<1，m为结晶水...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪哲明，邵蒙蒙，夏盛杰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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