一种超声/光催化降解罗丹明B的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超声/光催化降解罗丹明B的方法，属于有机污染物降解领域。将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液；在超声和曝气条件下，对所述悬浮液进行氙灯光照，实现罗丹明B的催化降解。本发明专利技术中，利用超声过程中水产生的·O

An ultrasonic / photocatalytic method for the degradation of rhodamine B and its device

The invention provides a method for ultrasonic / photocatalytic degradation of rhodamine B, which belongs to the field of organic pollutant degradation. Luo Danming B solution and BiVO4/Pt composite catalyst were mixed to get the suspension. Under the condition of ultrasound and aeration, the suspension was illuminated by xenon lamp to achieve the catalytic degradation of Luo Danming B. In the invention, the use of water produced by water in the ultrasonic process is O

【技术实现步骤摘要】
一种超声/光催化降解罗丹明B的方法及其装置
本专利技术涉及有机污染物降解
，特别涉及一种超声/光催化降解罗丹明B的方法及其装置。
技术介绍
随着染料与印染工业的日益兴盛，其排放的废水也成为当前最主要的污染源之一。染料的生产绝大部分为人工合成的芳香族化合物，结构复杂，难降解，如果直接将其排放将会带来严重的公共健康和水质污染问题，其中罗丹明B(RhB)俗称花粉红，是一种具有鲜桃红色的染料，具有较高的难降解性和易累积等特点，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。目前，国内外对含有罗丹明B废水的处理方法主要有物理法(吸附、混凝、萃取、膜技术)、生物法、化学方法和光催化法。物理法在处理过程中效率较高，但仅仅是将污染物进行了物相转移而且后续处理问题突出；生物法运行费用低但周期较长，而且对有毒物质敏感，很容易导致微生物失活中毒；而化学方法处理时虽然可以通过化学反应使污染物的化学性质无害化或转化成可分离的物质去除，但在反应过程中需添加大量的化学试剂，运行成本高昂；光催化技术中常用的催化剂为BiVO4/Pt复合催化剂，但是仍然存在罗丹明B降解效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声/光催化降解罗丹明B的方法，提高罗丹明B降解效率。本专利技术提供了一种超声/光催化降解罗丹明B的方法，包括以下步骤：将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液；在超声和曝气条件下，对所述悬浮液进行光照，实现罗丹明B的催化降解。优选地，所述罗丹明B溶液的浓度为5～30mg/L。优选地，所述罗丹明B溶液的体积与BiVO4/Pt复合催化剂的质量比为100mL：10～100mg。优选地，所述BiVO4/Pt复合催化剂中Pt的质量掺杂量为0.5～4％。优选地，所述超声的功率为120～300W。优选地，所述曝气的曝气量为3.5～4.0L/min。优选地，所述光照的波长为320～780nm。优选地，所述光照的时间为(0～120]min。优选地，所述悬浮液进行光照前还包括：将所述悬浮液的pH值调节为3～9。本专利技术还提供了一种用于上述技术方案所述超声/光催化降解罗丹明B方法的装置，包括冷凝水管、曝气装置、氙灯、超声波发生器和光催化反应容器，所述冷凝水管和光催化反应容器位于超声波发生器中，所述曝气装置位于光催化反应器中，所述冷凝管的进水口连接在光催化反应容器的底部，所述冷凝管的出水口连接在光催化反应容器的上部，所述氙灯固定于光催化反应容器上方，所述光催化反应容器中包含BiVO4/Pt复合催化剂。本专利技术提供的超声/光催化降解罗丹明B的方法，包括以下步骤：将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液；在超声和曝气条件下，对所述悬浮液进行氙灯光照，实现罗丹明B的催化降解。本专利技术中，利用超声过程中水产生的自由基和H2O2分子，增加罗丹明B溶液中强氧化性物质的量，加速罗丹明B的降解。此外，超声产生的冲击波和微射流可以分散BiVO4/Pt复合催化剂，减少BiVO4/Pt复合催化剂的团聚，使BiVO4/Pt复合催化剂活性表面暴露出更多的催化位点，对催化剂有较强的活化作用。同时，微射流还能够促进BiVO4/Pt复合催化剂、罗丹明B、降解产物与水溶液四者之间的相互传质速率，使降解效率大幅度提升。实施例的数据表明，在超声/光催化条件下降解120min后，罗丹明B的降解效率为99.5％，说明催化剂具有良好的光催化活性；循环6次后，BiVO4/Pt复合催化剂对罗丹明B的降解效率仍可达到94％，具有良好的可循环利用性。并且，本专利技术提供的超声/光催化降解罗丹明B的装置简单，不需要对现有的设备进行改进，操作容易。附图说明图1是本专利技术实施例2中纯BiVO4和不同Pt掺杂量的BiVO4/Pt复合催化剂进行XRD谱图；图2是本专利技术实施例2纯BiVO4和3wt％BiVO4/Pt复合催化剂的SEM谱图；图3是本专利技术实施例3纯BiVO4及不同Pt掺杂量(0.5％，1％，2％，3％，4％)的BiVO4/Pt复合催化剂的降解效率曲线；图4是本专利技术实施例4超声/光催化条件下催化剂投加量对RhB降解效率曲线；图5是本专利技术实施例4不同催化剂投加量在光催化与超声/光催化条件下罗丹明B30min降解率对比曲线；图6是本专利技术实施例5超声/光催化条件下不同RhB初始浓度对RhB降解曲线；图7是本专利技术实施例5不同RhB初始浓度在光催化与超声/光催化条件下降解率对比曲线；图8是本专利技术实施例6超声/光催化条件下pH值对RhB降解效率曲线；图9是本专利技术实施例6pH值为6下，光催化与超声/光催化条件下降解率对比曲线；图10是本专利技术实施例7超声功率对降解效率的影响曲线；图11是本专利技术实施例8各操作条件下降解率变化曲线；图12是本专利技术实施例9BiVO4/Pt复合催化剂的稳定实验测试结果；图13是本专利技术实施例10光催化与超声/光催化条件下罗丹明B的矿化测试结果；图14是本专利技术用于超声/光催化降解罗丹明B方法的装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种超声/光催化降解罗丹明B的方法，包括以下步骤：将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液；在超声和曝气条件下，对所述悬浮液进行光照，实现罗丹明B的催化降解。本专利技术将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液。在本专利技术中，所述罗丹明B溶液的浓度优选为5～30mg/L，更优选为10～20mg/L。本专利技术对所述罗丹明B溶液的来源没有特殊的限定，优选为印染工业中含有罗丹明B的工业废水。在本专利技术中，所述BiVO4/Pt复合催化剂中Pt的质量掺杂量优选为0.5～4％，更优选为1～3％。在本专利技术中，所述BiVO4/Pt复合催化剂中BiVO4为单斜白钨矿型，所述单斜白钨矿型BiVO4带隙相对较窄(为2.4eV)，光催化活性最强。本专利技术对所述BiVO4/Pt复合催化剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备方法制得即可，具体包括以下步骤：(1)采用水热合成法制备BiVO4催化剂；(2)采用光还原法制备BiVO4/Pt复合催化剂：将H2PtCl6与BiVO4催化剂和水混合后进行光照还原，得到BiVO4/Pt复合催化剂。本专利技术优选采用水热合成法制备BiVO4催化剂。本专利技术对所述水热合成法制备BiVO4催化剂的具体过程没有特殊的限定，采用本领域熟知的方法即可，具体的，可参考《新型Pt/BiVO4可见光活性光催化剂的制备和表征》，戈磊，无机材料学报[J],2008,23(3):449-453中公开的方法制备BiVO4催化剂。得到BiVO4催化剂后，本专利技术优选将H2PtCl6与BiVO4催化剂和水混合后进行光照还原，得到BiVO4/Pt复合催化剂。在本专利技术中，所述光照优选为氙灯光照；所述氙灯的波长优选为320～780nm，更优选为420～780nm。在本专利技术中，所述光照还原的时间优选为5.9～6.2h，更优选为6.0～6.1h。本专利技术对所述H2PtCl6、BiVO4催化剂和水的加入顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料方式即可，具体的，如将H2PtCl6和水混合得到H2PtCl6水溶液，再加入BiVO4催化剂进行超声混合。本专利技术对所述超声的时间和功率没有特殊的限定，能够使H2PtCl6、BiVO4催化剂和水混合均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声/光催化降解罗丹明B的方法，包括以下步骤：将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液；在超声和曝气条件下，对所述悬浮液进行光照，实现罗丹明B的催化降解。

【技术特征摘要】
1.一种超声/光催化降解罗丹明B的方法，包括以下步骤：将罗丹明B溶液与BiVO4/Pt复合催化剂混合，得到悬浮液；在超声和曝气条件下，对所述悬浮液进行光照，实现罗丹明B的催化降解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罗丹明B溶液的浓度为5～30mg/L。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述罗丹明B溶液的体积与BiVO4/Pt复合催化剂的质量比为100mL：10～100mg。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BiVO4/Pt复合催化剂中Pt的质量掺杂量为0.5～4％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声的功率为120～300W。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝气的曝气量为3.5～4.0L/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：路莹，霍明昕，景浩川，朱遂一，赵雅辉，于洪斌，李莹，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22