去除壬基酚的铋酸钠铁‑石墨烯可见光‑类芬顿催化剂及其制备方法，其特征在于：它由铋酸钠铁‑石墨烯复配而成，其铋酸钠铁FexNayBiO3质量含量为90‑99.5%，石墨烯的质量含量为10‑0.5%。以NaBiO3铋酸钠为基础催化剂，通过掺杂Fe元素赋予其类芬顿催化性能，制成同时具可见光和多相类芬顿催化性能的纳米级催化剂—铋酸钠铁，再将铋酸钠铁负载在微米级氧化石墨烯上，并通过热还原的方法将复合物中的氧化石墨烯还原为石墨烯，得到最终物质：铋酸钠铁‑石墨烯可见光‑类芬顿催化剂。在可见光照射下，纳米FexNayBiO3光催化产生羟自由基等强氧化性物种；石墨烯既可利用π‑π作用和疏水作用力增强催化剂和底物的亲和作用，显著强化NP的吸附，增强其界面反应能力，同时又具有优良的电子传输性能，促进光生空穴和电子在异相界面的分离与转移，进一步提高氧化降解NP的能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理的
，涉及在含壬基酚等酚类污染物的处理过程中，以铋酸钠铁-石墨烯复合物为吸附和催化剂，利用该复合材料的较强的选择性吸附和催化性能，对壬基酚进行吸附和催化氧化降解，最终达到去除降解壬基酚的目的，实现对含壬基酚污染物废水的深度处理。
技术介绍
近几十年来，环境激素的污染及带来的生态效应引起国际社会的广泛关注。我们注意到，作为一种精细化工的重要原料和中间体，壬基酚(Nonylphenol,NP)具有类似雌激素活性，干扰人类以及动物的内分泌系统、生殖系统、成长发育和免疫系统等，并具有致畸、致突变性，是需优先控制的持久性有毒污染物。因此，近年来，有关壬基酚的降解处理方法的研究引起国内外学者的广泛关注。目前相关降解研究主要集中在生物降解、物理方法和化学氧化法，其中生物处理和物理方法处理效果十分有限。化学氧化法中的光催化氧化方法具备较好的应用前景。因此，本项目制备了一种高效的主体催化剂FexNayBiO3，将其与H2O2构成可见光-类芬顿联合催化体系，利用该体系产生的羟自由基等氧化活性物种降解去除NP。同时，通过负载石墨烯降低该催化剂的亲水性能，以提高对疏水性NP的吸附能力；而石墨烯的引入又可以提高该催化剂在可见光照射下产生光生电子和空穴的分离效率，增强其可见光催化性能，从而实现对NP的高效、深度降解。NP是石油化学工业和有机合成工业中最重要的中间体之一，广泛应用于表面活性剂、润滑油添加剂、橡胶和塑料抗氧化剂等的生产中。环境介质中的壬基酚主要来源于壬基酚聚氧乙烯醚分解或降解。目前，在地表水、土壤、水处理厂污泥等均能检测出NP，而且NP能在生物体内富集累积，并通过食物链放大，最终进入人体，对人类健康具有巨大潜在危害。我国已开始关注NP的污染情况，并启动相关调查研究工作。调查发现NP在我国东南部沿海地区和长江流域等地区的环境中广泛存在，污染状况令人担忧。对于壬基酚，其降解研究主要集中在物理、生物和化学氧化等三类处理方法上。物理去除NP的方法主要是物理吸附，应用较多的吸附剂是活性碳。但活性碳吸附方法不但成本较高，而且不能真正降解去除NP，只能将水环境中的NP转移至固相吸附剂中。这极大地限制了吸附法的应用。一般而言，对低毒性有机物去除，生物方法成本较低，操作方便。但NP具有较强的生物积累性和毒性，难以获得高效降解菌。文献中，对NP的去除更多是采用化学氧化法。主要有以下四种方法：a.电化学氧化法。Kuramitz等(H.Kuramitz,J.Saitoh,T.Hattori,etal.Electrochemicalremovalofpnonylphenolfromdilutesolutionsusingacarbonfiberanode.WaterResearch2002,36:3323-3329)采用碳纤维电极作为工作电极，在最佳工作电势0.7V条件下，NP初始浓度为1×10-5mol·L-1的溶液中，60min后有效去除NP。由于这种方法需要额外的电能，因此成本较高，不适合大规模的工程应用。b.臭氧氧化法。臭氧氧化法已广泛应用于NP的降解。B.Ning(B.Ning,N.J.D.Graham,Y.Zhang,Degradationofoctylphenolandnonylphenolbyozone–PartI:directreaction,Chemosphere2007,68:1163–1172)等对臭氧氧化NP的机理进行了研究，发现臭氧氧化机理包含臭氧直接氧化和羟基自由基间接氧化两条途径。臭氧氧化虽能有效降解NP，但有研究发现在降解过程中产生了甲醛等有毒中间副产物(胡翔,李进,皮运正.臭氧氧化水中壬基酚的反应机理研究.环境科学2007,28(3):584-587)，而且矿化率低。另外，产生臭氧需要复杂的设备，运行能耗较高，使得产生臭氧的成本高昂。而且臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中会分解成氧气，尤其在非纯水中分解速度更快，因此，为保证氧化效果，反应时需加大臭氧的投入浓度，这进一步加大了运行的成本。此外，臭氧本身有一定的毒性，无论使用何种投加方式和接触反应设备，均有一定量的臭氧不能充分反应，需对尾气进行处理，限制了其在实际处理过程中的应用。c.声化学氧化法。Yim等(B.Yim,Y.Yoo,Y.Maeda.SonolysisofalkyphenolsinaqueoussolutionwithFe(Ⅱ)andFe(Ⅲ).Chemosphere2003,50:1015-1023)研究得到，在超声频率200kHz、pH大于3、以氧气为载气、声强度为6Wcm-2条件下用超声波降解NP（30µmolL-1），100min后可去除90%。但声化学氧化法需要借助超声波，能量消耗大，成本较高。d.光催化氧化法。光催化氧化法中主要研究在紫外光或可见光照射下，采用TiO2或BiVO4以及它们的改性物作为光催化剂催化降解NP。Inumaru(K.Inumaru,M.Murashima,T.Kasahara,S.Yamanaka.Enhancedphotocatalyticdecompositionof4-nonylphenolbysurface-organograftedTiO2:acombinationofmolecularselectiveadsorptionandphotocatalysis.AppliedCatalysisB:Environmental.2004,52:275-280)合成了具有高选择性吸附的n-辛烷基-负载TiO2，并用其光催化降解4-NP，结果表明，在苯酚共存下，4-NP在180min内全部降解。然而，TiO2光催化仅能利用太阳光中比例很小的紫外光部分。ShigeruKohtani等(S.Kohtani,J.Hiro,N.Yamamoto,A.Kudo,K.Tokumura,R.Nakagaki,AdsorptiveandphotocatalyticpropertiesofAg-loadedBiVO4onthedegradationof4-n-alkylphenolsundervisiblelightirradiation,Catal.Commun.2005，6:185-189)采用BiVO4或Ag掺杂的BiVO4在可见光条件下降解NP，但积累了大量的中间产物，矿化率低。Babaei等(A.A.Babaei,A.R.Mesdaghiniai,N.JaafarzadehHaghighi,R.Nabizadeh,A.H.Mahvi,Modelingofnonylphenoldegradationbyphoto-nanocatalyticprocessviamultivariateapproach,JournalofHazardousMaterials2011,185:1273-1279.)以ZnO为光催化剂，在UV–vis/ZnO反应体系中降解NP，研究了不同反应条件对NP降解的影响。但结果表明，NP的降解速率常数仍然较低。中国专利技术专利“一种可用于去除水体中酚类内分泌干扰物的光催化剂的制备方法申请号：200910076490.2申请日：2009-01-05”公开了：一种可本文档来自技高网...
【技术保护点】
去除壬基酚的铋酸钠铁‑石墨烯可见光‑类芬顿催化剂，其特征在于：它由铋酸钠铁‑石墨烯复配而成，其铋酸钠铁FexNayBiO3质量含量为 90‑99.5% ，石墨烯的质量含量为10‑0.5%，铋酸钠铁FexNayBiO3中，X为 2/7 ，Y为 1/7。
【技术特征摘要】
1.去除壬基酚的铋酸钠铁-石墨烯可见光-类芬顿催化剂，其特征在于：它由铋酸钠铁-石墨烯复配而成，其铋酸钠铁FexNayBiO3质量含量为90-99.5%，石墨烯的质量含量为10-0.5%，铋酸钠铁FexNayBiO3中，X为2/7，Y为1/7。2.去除壬基酚的铋酸钠铁-石墨烯可见光-类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于：以NaBiO3铋酸钠为基础催化剂，通过掺杂Fe元素赋予其类芬顿催化性能，制成同时具可见光和多相类芬顿催化性能的纳米级催化剂—铋酸钠铁，再将铋酸钠铁负载在微米级氧化石墨烯上，并通过热还原的方法将复合物中的氧化石墨烯还原为...
【专利技术属性】
技术研发人员：安俊健，张光彦，王鹏，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。