一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，包括以下步骤：将氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂添加到浓度为15mg/L～25mg/L罗丹明B染料废水中，氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂与罗丹明B染料废水的比值为40g～60g∶100L，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，氙灯与所述罗丹明B染料废水的液面距离为18cm～22cm，完成对有机污染物的降解。所述氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂由以下方法制得：将酸铋前驱体溶液加入到碳十硼烷的四氢呋喃溶液中，在4，4′‑联吡啶的存在下和水热环境下，进行配位聚合反应，将所得配位聚合物进行高温热处理。该处理方法具有操作简单、成本低廉、降解效率高等优点。

Treatment method for photocatalytic degradation of Luo Danming B dye wastewater

The invention discloses a processing method for photocatalytic degradation of dye wastewater by Luo Danming B, which comprises the following steps: boron nitride bismuth tungstate composite photocatalyst added to the concentration of 15mg/L ~ 25mg/L Luo Danming B in dye wastewater, the ratio of boron nitride bismuth tungstate composite photocatalyst and Luo Danming B dye wastewater is 40g ~ 60g: 100L in 400W, ~ 600W photocatalytic reaction under xenon lamp, xenon lamp and the Luo Danming surface distance B dye wastewater is 18cm ~ 22cm, complete the degradation of organic pollutants. The boron nitride bismuth tungstate composite photocatalyst is prepared through the following steps: the bismuth precursor solution is added to the borane tetrahydrofuran solution of carbon ten, 4, 4 '- bipyridine in the presence of water and thermal environment of coordination polymerization, the coordination polymer of high temperature heat treatment. The method has the advantages of simple operation, low cost and high degradation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法
本专利技术涉及有机染料废水处理
，尤其涉及一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法。
技术介绍
在纺织印染加工过程中，大量使用了污染环境和对人体有害的助剂，这些助剂大多以液体的形态排放，不可避免地进入水环境，造成水体污染。如罗丹明B染料具有致癌和致突变性，该类废水色度深、有机污染物含量高、生物降解性差，用常规的方法如物理吸附法、芬顿法等难以治理，导致污染水质长期恶化，严重危害水体环境和人类的健康，因此对该类废水的降解处理显得十分重要和紧迫。光催化是一项利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用的技术，通过这种手段来分解对人体和环境有害的有机物质，同时不会造成资源的浪费与附加污染的形成。大量研究表明，几乎所有的有机污染物都能被有效地光催化降解、脱色、矿化为无机小分子物质，从而消除对环境的污染和危害，因此，光催化降解已逐步成为有机物污染治理领域的研究热点之一。目前，在光催化领域应用最广泛的是紫外光激发的TiO2基光催化剂，但是由于其带隙较宽(3.2eV)，仅在紫外光范围有响应，在可见光范围内并不具有催化活性，而紫外光在照射到地球表面的太阳光中的比例不到5％，而太阳光能量主要集中在400-700nm的可见光范围，因而TiO2基光催化剂在使用过程中对太阳光的利用率较低，这大大限制了这类催化剂的实际应用。因此，开发新型可见光响应光催化剂是提高太能利用率，降低成本，拓宽光催化技术的应用范围，最终实现光催化技术产业化应用的关键。可见光催化剂的开发主要存在两种思路：一是对TiO2光催化剂的修饰改性，如引入金属元素Fe、Co、Ce等及非金属元素N、C、F等能够拓展TiO2的吸收波长至可见光范围，但其光吸收较弱，催化活性普遍较低，且存在掺杂元素流失等失活问题。二是开发新型窄带半导体光催化剂。近年来，制备了多种新型可见光活性光催化剂，作为可见光催化剂的典型代表钨酸铋，具有较窄的禁带宽度(约2.7电子伏特)，能在可见光下具有较高的催化活性，因而成为了新型光催化剂的研究热点。研究表明：钨酸铋光催化剂在可见光下可将罗丹明B完全分解，显示出优异的可见光活性。然而，钨酸铋的氧化能力及光催化效率与发展成熟的TiO2体系相比仍有一定的差距，其光催化效率及太阳光的利用率都不高。研究表明，光生载流子在传输过程中的复合是其光催化效率不够高的主要原因，而将不同能带结构光催化剂与钨酸铋有效复合以后，在微电场的作用下，光生载流子将向不同的方向迁移，有效地分离开从而可降低复合的机率，提高光催化体系的催化氧化能力，从而提高光催化效率。目前Bi2WO6基复合光催化剂还处于研究起步阶段，选择不同的能带结构光催化剂与Bi2WO6复合、复合后的光催化剂的比表面积、粒径大小、组分之间的结合能力等均影响其光催化效率，开发和开展新型Bi2WO6基复合光催化剂的合成研究是很有必要的。其开发思路主要有两个方面，一是与不同能带结构光催化剂复合，开发新型Bi2WO6基复合光催化剂；二是开展提高现有的Bi2WO6基复合光催化剂的比表面积的研究，这是由于光催化剂的比表面积对于催化作用来说，有着至关重要的作用，高比表面积可以为吸附污染物提供更多的活性位点，有助于光催化。目前研究热点集中在新型Bi2WO6基复合光催化剂的开发，而开发新的制备方法以提高现有Bi2WO6基复合光催化剂的比表面积的研究较少。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、成本低廉、降解效率高的光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，解决了现有的钨酸铋基复合光催化剂比表面积不高、光催化活性位点少、组分之间结合能力弱从而导致光催化降解罗丹明B效率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，包括以下步骤：将氮化硼-钨酸铋复合光催化剂添加到浓度为15mg/L～25mg/L罗丹明B染料废水中，氮化硼-钨酸铋复合光催化剂与罗丹明B染料废水的比值为40g～60g∶100L，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，氙灯与所述罗丹明B染料废水的液面距离为18cm～22cm，完成对有机污染物的降解；所述氮化硼-钨酸铋复合光催化剂由以下方法制得：(1)将碳十硼烷溶于四氢呋喃中，得到碳十硼烷的四氢呋喃溶液；(2)将五水硝酸铋和二水钨酸钠溶于乙二醇中，得到钨酸铋前驱体溶液；磁力搅拌下将酸铋前驱体溶液加入步骤(1)所得的碳十硼烷的四氢呋喃溶液中，混合均匀后再加入4，4′-联吡啶，磁力搅拌30min～60min，得到混合溶液，将所得混合溶液转入水热反应釜中，进行配位聚合反应，温度为150℃～180℃，时间为90h～96h，反应完毕后离心，将沉淀物洗涤、干燥，得到配位聚合物；(3)将步骤(2)所得的配位聚合物进行高温热处理，温度为600℃～650℃，时间为2.5h～3.5h，得到降解有机染料的氮化硼-钨酸铋复合光催化剂。优选地，所述步骤(1)中，所述碳十硼烷的四氢呋喃溶液中碳十硼烷的浓度为0.05mol/L～0.1mol/L。优选地，所述钨酸铋前驱体溶液中，硝酸铋的浓度为0.2mol/L～1mol/L，钨酸钠的浓度为0.1mol/L～0.5mol/L。优选地，所述钨酸铋前驱体溶液中，硝酸铋与钨酸钠的摩尔比为2∶1。优选地，所述钨酸铋前驱体溶液和碳十硼烷的四氢呋喃溶液的体积比为1∶1。优选地，所述步骤(2)中，采用乙醇对沉淀物进行洗涤，在温度为45℃～65℃的环境下干燥6h～10h。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，采用氮化硼-钨酸铋复合光催化剂在400W～600W的可见光下对罗丹明B进行降解，由于采用的氮化硼-钨酸铋复合光催化剂为通过配合物将碳十硼烷、金属离子铋和钨聚合成的复杂配位聚合物经热处理后形成，为纳米级尺寸，具有高的比表面积，可以为吸附污染物提供更多的活性位点，且氮化硼与钨酸铋的结合力更强，从而具有高的光催化活性和光催化稳定性，因而本专利技术的处理方法对罗丹明B的去除率高，可达75％以上。2、本专利技术的处理方法操作简单，反应条件容易控制、成本低廉，具有潜在的工业化应用前景。附图说明图1为实施例1的氮化硼-钨酸铋复合光催化剂循环反应五次的光催化性能曲线图。图2为钨酸铋光催化剂以及实施例1的氮化硼-钨酸铋复合光催化剂光催化降解废水中的罗丹明B对应的时间-降解效率的关系图。具体实施方式以下结合具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，包括以下步骤：a.在200ml的锥形瓶中加入100ml浓度为20mg/L的罗丹明B溶液，将50mg氮化硼-钨酸铋复合光催化剂加入到上述罗丹明B溶液中，在暗处磁力搅拌一个小时达到吸附平衡。用紫外可见分光光度仪测定浓度，代表待降解的初始液浓度并记为C0。b.将步骤a的加入氮化硼-钨酸铋光催化剂的罗丹明B溶液在可见光光源500W的氙灯照射下进行光催化反应并开始计时，光源与液面距离为20cm。每隔20min从每组的反应体系内各吸取5ml溶液，在5000r/min的转速下离心5min后，吸取上清液，用紫外可见分光光度仪测定上清液中染料残余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，包括以下步骤：将氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂添加到浓度为15mg/L～25mg/L罗丹明B染料废水中，氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂与罗丹明B染料废水的比值为40g～60g∶100L，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，氙灯与所述罗丹明B染料废水的液面距离为18cm～22cm，完成对有机污染物的降解；所述氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂由以下方法制得：(1)将碳十硼烷溶于四氢呋喃中，得到碳十硼烷的四氢呋喃溶液；(2)将五水硝酸铋和二水钨酸钠溶于乙二醇中，得到钨酸铋前驱体溶液；磁力搅拌下将酸铋前驱体溶液加入步骤(1)所得的碳十硼烷的四氢呋喃溶液中，混合均匀后再加入4，4′‑联吡啶，磁力搅拌30min～60min，得到混合溶液，将所得混合溶液转入水热反应釜中，进行配位聚合反应，温度为150℃～180℃，时间为90h～96h，反应完毕后离心，将沉淀物洗涤、干燥，得到配位聚合物；(3)将步骤(2)所得的配位聚合物进行高温热处理，温度为600℃～650℃，时间为2.5h～3.5h，得到降解有机染料的氮化硼‑钨酸铋复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种光催化降解罗丹明B染料废水的处理方法，包括以下步骤：将氮化硼-钨酸铋复合光催化剂添加到浓度为15mg/L～25mg/L罗丹明B染料废水中，氮化硼-钨酸铋复合光催化剂与罗丹明B染料废水的比值为40g～60g∶100L，在400W～600W的氙灯下进行光催化反应，氙灯与所述罗丹明B染料废水的液面距离为18cm～22cm，完成对有机污染物的降解；所述氮化硼-钨酸铋复合光催化剂由以下方法制得：(1)将碳十硼烷溶于四氢呋喃中，得到碳十硼烷的四氢呋喃溶液；(2)将五水硝酸铋和二水钨酸钠溶于乙二醇中，得到钨酸铋前驱体溶液；磁力搅拌下将酸铋前驱体溶液加入步骤(1)所得的碳十硼烷的四氢呋喃溶液中，混合均匀后再加入4，4′-联吡啶，磁力搅拌30min～60min，得到混合溶液，将所得混合溶液转入水热反应釜中，进行配位聚合反应，温度为150℃～180℃，时间为90h～96h，反应完毕后离心，将沉淀物洗涤、干燥，得到配位聚合物；(3)将步骤(2)所得的配位聚合物进行高温热处理，温度为600℃～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军亮，
申请(专利权)人：沃邦环保有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43