一种用于染料降解的催化剂及染料降解的方法技术

本发明专利技术属于光催化领域，涉及到一种染料催化剂及染料降解的方法。本发明专利技术所述的染料催化剂分子式为：Zn0.64Al0.36(OH)2(CO3)0.18·0.86H2O。采用本发明专利技术所述的催化剂对偶氮染料罗丹明B染料(RhB)在3h的降解率达到95％以上，对亚甲基蓝在1h的降解率达到96％以上。本发明专利技术所述的催化剂不溶于水，方便离心分离和重复利用，二次利用的催化剂对罗丹明B(RhB)在3h的降解率达到80％以上，对亚甲基蓝在1h的降解率达到90％以上。

A Catalyst for Dye Degradation and a Method for Dye Degradation

The invention belongs to the field of photocatalysis and relates to a dye catalyst and a method for dye degradation. The molecular formula of the dye catalyst is: Zn0.64Al0.36 (OH) 2 (CO3) 0.18.0.86H2O. The degradation rate of rhodamine B dye (RhB) in 3 hours and methylene blue in 1 hour can reach more than 95% and 96% respectively by using the catalyst. The catalyst is insoluble in water and convenient for centrifugal separation and reuse. The secondary catalyst can degrade RhB more than 80% in 3 hours and methylene blue more than 90% in 1 hour.

【技术实现步骤摘要】
一种用于染料降解的催化剂及染料降解的方法
本专利技术属于光催化领域，涉及一种染料降解催化剂及采用该催化剂进行染料降解的方法。
技术介绍
随着我国经济的高速稳定发展，国内纺织染料产业也进一步发展，在2014年我国染料的总产量达到91.72万吨，染料废水成为环境污染源之一，如何低成本的处理染料废水成为当今环保的重要问题。目前，处理染料废水的方法主要分为三大类：1、物理吸附，2、化学处理，3、生物处理。其中物理吸附对可溶性染料的吸附是有选择性的，成本较高，浓缩污染物无法处理；化学处理可能会造成二次污染，成本较大；生物处理主要有真菌脱色和细菌脱色，真菌和细菌对染料有选择性并且培养菌落周期长，成本较高。因此，寻找一种利用可见光对染料进行催化降解，可重复利用的催化剂是具有实际应用和潜在的应用前景。水滑石材料属于阴离子型层状化合物，在催化剂与催化剂载体等领域得到广泛应用。早在20世纪90年代，Mylonas等(MylonasA，PapaconstantinouE.PhotocatalyticdegradationofchlorophenolstoCO2，andHClwithpolyoxotungstatesinaqueoussolution[J].JournalofMolecularCatalysis，1994，92(3)：261-267.)认识到POM在有机污染物光催化降解方面的潜在价值，随即对氯酚、苯酚、氯乙酸、异丙醇、农药林丹进行了光催化降解研究。这些研究主要是采用均相杂多酸作为催化剂(Shui-Jin，Yang，Yu-Lin，etal.PhotocatalyticdegradationoforganicdyeswithH3PW12O40/TiO2-SiO2[J].RareMetals，2015，35(10)：1-7.)，均相催化剂具有优良的催化效果，然而缺陷也特别明显，不能够回收重复利用。因此，寻找一种可回收利用，低成本的催化剂对染料进行降解的方法是处理大量污水的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种催化剂及其制备方法，以及一种采用上述催化剂对染料污水进行重复降解的方法。本专利技术采用的催化剂为层状结构，其分子式为Zn0.64Al0.36(OH)2(CO3)0.18·0.86H2O。该催化剂具有不溶于水的特性，因此能够离心回收达到重复利用的效果，并且重复利用后效果降低很少。所述催化剂具体制备方法如下：在室温下按一定比例称取一定量的硝酸锌、硝酸铝、氢氧化钠和碳酸钠，加入一定量的蒸馏水，倒入烧杯经反应制备而成。在上述制备方法中，将烧杯置于20～100℃的水浴环境中1～20小时，最后将产物离心、水洗和干燥得到催化剂。本专利技术还提供了一种采用所制备的催化剂进行染料降解的方法，具体包括：称取一定量的催化剂和一定体积的染料，采用氙灯模拟自然光，在光强为中等条件下进行搅拌光催化反应，实现染料降解。所述的降解方法中，所采用的染料为：罗丹明B和亚甲基兰。所述的降解方法中，催化剂和染料的质量和体积比例为：1g∶1000ml～1g∶50ml。所述的降解方法中，氙灯为泊菲莱PLS-SXE300D/UV，波长为200～2500nm。所述的降解方法中，光催化反应时间为：1～3小时。具体实施方式本专利技术采用的催化剂为水滑石结构，催化剂为层状结构，其分子式为Zn0.64Al0.36(OH)2(CO3)0.18·0.86H2O。所述催化剂具体制备方法如下：在室温下按一定比例称取一定量的硝酸锌、硝酸铝、氢氧化钠和碳酸钠，加入一定量的蒸馏水，倒入烧杯经反应制备而成。在上述制备方法中，将烧杯置于20～100℃的水浴环境中1～20小时，最后将产物离心、水洗和干燥得到催化剂。一种采用所制备的催化剂进行染料降解的方法，具体步骤为：称取一定量的催化剂与一定体积的染料，其中质量比与体积比在1g∶1000ml～1g∶50ml，采用氙灯(200nm～2500nm)模拟自然光，在光强为中等的条件下进行搅拌光催化反应，每30min取一次样品，采用紫外-可见分光光度计测量溶液的吸光度曲线。所述染料为亚甲基蓝溶液或苏丹明B溶液。所述苏丹明B溶液的浓度为千分之零点五，所述亚甲基蓝溶液的浓度为千分之零点一。为了排除自身吸附的影响，称取一定质量的两份催化剂，分别加入一定体积的千分之零点五的苏丹明B溶液和千分之零点一的亚甲基蓝溶液，其中质量比与体积比为1g∶1000ml～1g∶50ml，在黑暗条件下进行搅拌反应，每30min测其吸光度曲线，以排除自身吸附影响。采用此类催化剂对染料降解可以解决以下技术问题：1.该催化剂不溶于水，能够进行回收利用降低成本。二次利用的催化剂对罗丹明B(RhB)在3h的降解率达到80％以上，对亚甲基蓝在1h的降解率达到90％以上。2.催化剂在占太阳光45％的可见光照射下实现染料降解，从而提高太阳能的利用率。3.催化剂为纳米片状结构，增大了与污染物的接触面积。4.催化剂回收后对染料降解的效果减弱的不是很明显。附图说明图1示出了催化剂的XRD图图2示出了催化剂的SEM图图3示出了催化剂的UV-Vis图图4示出了实施例1的罗丹明B光催化随时间增加的降解速率曲线图5示出了实施例2的亚甲基蓝光催化随时间增加的降解速率曲线实施例1采用所制备的催化剂进行染料降解的方法，包括如下步骤：(1)称取1.0003g的催化剂与100mL的千分之零点五罗丹明B染料，采用氙灯(200nm～2500nm)模拟自然光，在光强为中等的条件下进行搅拌光催化反应，每30min取一次样品，采用紫外-可见分光光度计测量溶液的吸光度曲线；(2)将(1)中反应完全的催化剂进行离心回收，质量为0.6912g加入罗丹明B溶液70mL，与(1)中条件一样进行反应，每30min测其吸光度曲线；(3)称取1.0006g的两份催化剂，加入100mL的千分之零点五的苏丹明B溶液，在黑暗条件下进行搅拌反应，每30min测其吸光度曲线，目的是排除自身吸附影响。结果表明：二次利用的催化剂对罗丹明B(RhB)在3h的降解率达到80％以上。实施例2采用所制备的催化剂进行染料降解的方法，包括如下步骤：(1)称取1.0001g的催化剂，加入100mL的千分之零点一的亚甲基蓝溶液，采用氙灯(200nm～2500nm)模拟自然光，在光强为中等的条件下进行搅拌光催化反应，每30min取一次样品，采用紫外-可见分光光度计测量溶液的吸光度曲线；(2)将(1)中反应完全的催化剂进行离心回收，质量为0.8898g加入亚甲基蓝溶液89mL，与(1)中条件一样进行反应，每30min测其吸光度曲线；(3)称取1.0006g的两份催化剂，加入100mL千分之零点一的亚甲基蓝溶液，在黑暗条件下进行搅拌反应，每30min测其吸光度曲线，目的是排除自身吸附影响；结果表明，二次利用的催化剂对亚甲基蓝在1h的降解率达到90％以上。实施例3采用所制备的催化剂进行染料降解的方法，包括如下步骤：(1)称取1.0008g的催化剂与1000mL的千分之零点五罗丹明B染料，采用氙灯(200nm～2500nm)模拟自然光，在光强为中等的条件下进行搅拌光催化反应，每30min取一次样品，采用紫外-可见分光光度计测量溶液的吸光度曲线；(2)将(1)中反应完全的催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于染料降解的催化剂，其特征在于：所述催化剂为水滑石结构，其分子式为Zn0.64Al0.36(OH)2(CO3)0.18·0.86H2O，所述催化剂是以硝酸锌、硝酸铝、氢氧化钠和碳酸钠为原料在水浴加热条件下制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种用于染料降解的催化剂，其特征在于：所述催化剂为水滑石结构，其分子式为Zn0.64Al0.36(OH)2(CO3)0.18·0.86H2O，所述催化剂是以硝酸锌、硝酸铝、氢氧化钠和碳酸钠为原料在水浴加热条件下制备而成。2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：在制备过程中硝酸锌、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠的配比为：0.05-0.6mol∶0.05-1mol∶1-8mol∶0.01-1mol。3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：在制备过程中，将反应容器置于20～100℃的水浴环境中反应1～20小时。4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：催化剂为层状结构。5.一种采用权利要求1所述的催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：马望京，谢晋鹏，
申请(专利权)人：马望京，
类型：发明
国别省市：江苏,32