利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法，包括以下步骤：将铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料与含有罗丹明B的水体混合，在黑暗条件下搅拌达到吸附‑解吸平衡，然后在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中罗丹明B的去除其中铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料包括Bi2Fe4O9和钨酸铋，钨酸铋附着在Bi2Fe4O9上。本发明专利技术中利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法能够有效降解水体中的罗丹明B，具有处理效率高、应用范围广、重复利用性强、绿色环保、操作简便等优点，有着很好的应用前景。

Removal of rhodamine B from aqueous solution by bismuth ferrite / bismuth tungstate heterojunctions photocatalytic materials

The invention discloses a method for removing rhodamine B from water body by using bismuth ferrite/bismuth tungstate heterojunction photocatalytic material. The method comprises the following steps: mixing the bismuth ferrite/bismuth tungstate heterojunction photocatalytic material with water body containing rhodamine B, stirring under dark conditions to achieve adsorption/desorption equilibrium, and then proceeding under illumination conditions. The removal of rhodamine B in water was accomplished by photocatalytic reaction. The bismuth ferrite/bismuth tungstate heterojunction photocatalytic materials included Bi2Fe4O9 and bismuth tungstate. Bismuth tungstate was attached to Bi2Fe4O9. The method of removing rhodamine B from water body by using bismuth ferrite/bismuth tungstate heterojunction photocatalytic material can effectively degrade rhodamine B in water body, and has the advantages of high treatment efficiency, wide application range, strong reusability, green environmental protection, simple operation, etc., and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法
本专利技术属于环境污染物的高级氧化处理领域，涉及一种去除水体中罗丹明B的方法，具体涉及一种利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法。
技术介绍
当今，染料已成为印刷领域，塑料工业和纺织品中不可或缺的物质。由于有机染料的高毒性和低生物降解性，有机染料对人体健康和生态系统构成严重威胁。罗丹明B是一种人工合成的阳离子型碱性染料，具有色度高、有毒、可生化性差等特点，含有罗丹明B的污染水体排放到自然水体，将会严重的影响水体的水质和降低水生生物的光合作用。除此之外，罗丹明B在环境中的稳定性极强，很难在自然条件下进行自身降解，严重危害水体环境。目前，用于水体中罗丹明B的去除方法主要有吸附、芬顿氧化法、离子交换法以及电催化法等。然而这些方法存在一定的缺陷，如工艺流程复杂、成本高昂、易产生二次污染等。因此，寻找一种绿色环保、经济有效的方法代替传统的工艺来去除水体中的罗丹明B是当今社会面临的一大难题，也正是科学工作者的不懈追求。光催化法是近些年来兴起的一种高级氧化法，它是对传统的化学法的强化，在染料废水的处理中显示出较大的优势。光催化氧化法是利用半导体材料在紫外光或者可见光的照射下产生电子-空穴对，再通过电子-空穴的还原和氧化性与氧气或水反应，产生超氧自由基或者羟基自由基，再利用这些活性基团攻击废水中的有机物促使大多数难降解有机物氧化或偶合。与传统的处理技术相比，光催化降解技术具有在常温常压下进行，能彻底破坏有机物，分解速度较快，没有二次污染等优点。但是采用光催化法去除水体中的染料(如罗丹明B)时仍然存在以下难题：(1)随着反应时间的延长，光催化剂的使用寿命会不断减弱，从而降解效率会有所下降；(2)在处理实际水体中，由于实际水体中含有大量的共存离子，这些共存离子可能会对催化氧化罗丹明B的降解产生影响。因此，寻求一种处理效率高、应用范围广、重复利用性强、绿色环保、操作简便，能够有效去除水体中的罗丹明B的方法具有实际意义。
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，提供一种处理效率高、应用范围广、重复利用性强、绿色环保、操作简便的利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法，包括以下步骤：将铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料与含有罗丹明B的水体混合，在黑暗条件下搅拌达到吸附-解吸平衡，然后在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中罗丹明B的去除；所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料包括铁酸铋和钨酸铋，所述钨酸铋附着在铁酸铋上，所述铁酸铋为Bi2Fe4O9。上述的方法，进一步改进的，所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料中铁酸铋和钨酸铋的质量比为1～10∶50。上述的方法，进一步改进的，所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将铁酸铋与硝酸铋溶液混合，得到铁酸铋和硝酸铋的混合液；S2、将步骤S1中得到的铁酸铋和硝酸铋的混合液与钨酸钠溶液混合，调节pH值为4～6，得到混合悬浮液；S3、将步骤S2中得到的混合悬浮液进行水热反应，得到铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料。上述的方法，进一步改进的，所述铁酸铋由以下方法制备得到：将五水合硝酸铋、九水合硝酸铁溶于硝酸溶液中，搅拌，加入氢氧化钾溶液，于温度为180℃～200℃下反应20h～24h，清洗，干燥，得到铁酸铋。上述的方法，进一步改进的，所述五水合硝酸铋、九水合硝酸铁与硝酸溶液的比例为2mmol∶2mmol∶3mL；所述硝酸溶液由浓硝酸和水混合后配制得到；所述浓硝酸与水的体积比为2∶13；所述硝酸溶液与氢氧化钾溶液的体积比为1∶5；所述氢氧化钾的浓度为8mol/L；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3次～5次；所述干燥的温度为60℃～80℃；所述干燥的时间为12h～24h。上述的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述铁酸铋与硝酸铋溶液的质量体积比为0.0140g～0.1396g∶20mL；所述步骤S2中，所述铁酸铋和硝酸铋的混合液中硝酸铋与钨酸钠溶液中的钨酸钠的摩尔比为2∶1。上述的方法，进一步改进的，所述硝酸铋溶液由五水合硝酸铋溶于稀硝酸溶液中配制得到；所述硝酸铋溶液的浓度为0.1mol/L；所述稀硝酸溶液的浓度为0.1mol/L～1mol/L；所述钨酸钠溶液由二水合钨酸钠溶于水中制备得到；所述钨酸钠溶液的浓度为0.05mol/L。上述的方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为30min～60min；所述步骤S3中，所述水热反应的温度为140℃～160℃；所述水热反应的时间为20h～24h；所述水热反应后还包括以下处理：对水热反应后得到的产物进行清洗和干燥；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3次～5次；所述干燥的温度为60℃～80℃；所述干燥的时间为12h～24h。上述的方法，进一步改进的，所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料的添加量为每升含有罗丹明B的水体中添加铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料0.3g～1g；所述含有罗丹明B的水体中罗丹明B的浓度为10mg/L～60mg/L；所述含有罗丹明B的水体的pH值为3～11。上述的方法，进一步改进的，所述光催化反应在波长为420nm～780nm的可见光下进行；所述光催化反应的时间为0～90min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术提供了一种利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法，通过将铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料与含有罗丹明B的水体混合进行光催化反应，即可实现对水体中罗丹明B的高效降解。本专利技术去除水体中罗丹明B的方法是一种新型的高级氧化技术(光催化)，其原理如式(1)～(7)所示，具体为：利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料在可见光的照射下产生电子-空穴对，再通过电子-空穴的还原和氧化性与氧气或水反应，产生超氧自由基或者羟基自由基，再利用这些活性基团攻击水体中的罗丹明B，促使罗丹明B氧化或偶合，从而实现对水体中罗丹明B的高效降解。与传统的处理技术相比，本专利技术采用的光催化降解技术能在常温常压下进行，能彻底破坏有机物罗丹明B，且具有分解速度快、没有二次污染等优点。可见，本专利技术方法，不仅处理工艺简单、操作方便、设备简单、成本低，而且处理效率高、应用范围广、去除效果好、重复利用率高、绿色环保、清洁无污染，是一种可以被广泛采用、能够高效去除罗丹明B的处理方法，具有很高的应用价值和商业价值。Bi2WO6+hv→eCB–(Bi2WO6)+hVB+(Bi2WO6)(1)Bi2Fe4O9+hv→eCB–(Bi2Fe4O9)+hVB+(Bi2Fe4O9)(2)eCB–(Bi2WO6)+hVB+(Bi2Fe4O9)→复合(3)eCB–(Bi2Fe4O9)+O2→·O2–(Bi2Fe4O9)(4)hVB+(Bi2WO6)+H2O→·OH(Bi2WO6)+H+(5)hVB+(Bi2WO6)+OH–→·OH(Bi2WO6)(6)(h+,·O2-(Bi2Fe4O9)and·OH(Bi2WO6))+RhB→降解产物(7)2、本专利技术中采用的铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料，包括铁酸铋和钨酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料与含有罗丹明B的水体混合，在黑暗条件下搅拌达到吸附‑解吸平衡，然后在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中罗丹明B的去除；所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料包括铁酸铋和钨酸铋，所述钨酸铋附着在铁酸铋上，所述铁酸铋为Bi2Fe4O9。

【技术特征摘要】
1.一种利用铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料去除水体中罗丹明B的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料与含有罗丹明B的水体混合，在黑暗条件下搅拌达到吸附-解吸平衡，然后在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中罗丹明B的去除；所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料包括铁酸铋和钨酸铋，所述钨酸铋附着在铁酸铋上，所述铁酸铋为Bi2Fe4O9。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料中铁酸铋和钨酸铋的质量比为1～10∶50。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将铁酸铋与硝酸铋溶液混合，得到铁酸铋和硝酸铋的混合液；S2、将步骤S1中得到的铁酸铋和硝酸铋的混合液与钨酸钠溶液混合，调节pH值为4～6，得到混合悬浮液；S3、将步骤S2中得到的混合悬浮液进行水热反应，得到铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述铁酸铋由以下方法制备得到：将五水合硝酸铋、九水合硝酸铁溶于硝酸溶液中，搅拌，加入氢氧化钾溶液，于温度为180℃～200℃下反应20h～24h，清洗，干燥，得到铁酸铋。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述五水合硝酸铋、九水合硝酸铁与硝酸溶液的比例为2mmol∶2mmol∶3mL；所述硝酸溶液由浓硝酸和水混合后配制得到；所述浓硝酸与水的体积比为2∶13；所述硝酸溶液与氢氧化钾溶液的体积比为1∶5；所述氢氧化钾的浓度为8mol/L；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3次～5次；所述干燥的温度为60℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，李必胜，赖萃，曾光明，黄丹莲，易欢，程敏，周成赟，刘希贵，黄芳龙，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43