一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法技术

本发明专利技术涉及重金属废水处理技术领域，具体涉及一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，该方法包括如下步骤：将Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7置于重金属废液中，并采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7，与重金属废液中的重金属离子反应后在所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的表面生成含重金属的固体。本发明专利技术以光催化材料Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理废液中重金属离子，利用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的光催化活性将重金属离子光致氧化还原成低度或无毒的无机物，实现去除重金属离子的效果，其操作简单，可用于大规模废液处理。

A Method for Treatment of Heavy Metal Waste Liquor by Magneli Phase Mesoporous Ti4O7

The invention relates to the technical field of heavy metal wastewater treatment, in particular to a method for treating heavy metal wastewater by using Magneli phase mesoporous titanium oxide Ti4O7. The method comprises the following steps: placing Magneli phase mesoporous titanium oxide Ti4O7 in heavy metal wastewater, and irradiating the Magneli phase mesoporous titanium oxide Ti4O7 by light, and reacting with heavy metal ions in heavy metal wastewater. The formation of solid containing heavy metals on the surface of Magneli phase mesoporous Ti4O7 is described. The invention uses Magneli phase mesoporous titanium oxide Ti4O7 as photocatalytic material to treat heavy metal ions in waste liquor, and uses the photocatalytic activity of Magneli phase mesoporous titanium oxide Ti4O7 to photocatalysis heavy metal ions into low or non-toxic inorganic substances, realizing the effect of removing heavy metal ions, which has simple operation and can be used for large-scale waste liquor treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法
本专利技术涉及重金属废水处理
，具体涉及一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法。
技术介绍
二氧化钛作为一种典型的半导体光催化剂，因其具有绿色、廉价、化学性能稳定的特点，被广泛运用到光催化产氢、太阳能电池、污水处理等领域。与大多数半导体催化剂一样，二氧化钛光催化剂仅吸收紫外光，对于可见光利用率极低。目前很多方法可以将二氧化钛还原成黑色二氧化钛，实现可见光吸收增强，可见光催化能力提升。这些方法有氢化处理、铝热反应、激光等离子体处理等，但是上述方法存在能耗大、操作复杂的不足，如氢化处理往往需要在高温高压条件下长时间通入氢气；激光等离子体处理往往需要高功率脉冲激光器作为激发源，致使生产成本昂贵，不利于大规模工业应用。目前投入实际应用的二氧化钛光催化技术，主要包括悬浮型二氧化钛催化剂、负载型光催化材料两种。在实际应用中，上述两种材料表现出良好的光催化降解有机物性能，但仍然存在不足。其中悬浮型二氧化钛催化剂存在以下不足：(1)催化剂粉末分离回收困难，容易造成水体二次污染；(2)二氧化钛粉末不能重复利用；(3)稳定性差，且易发生堵塞过滤装置。负载型光催化网的缺点是：(1)二氧化钛分散度降低，与反应物接触面积小；(2)负载基材往往无法做热处理，不能形成有效复合晶体结构；(3)负载基材结合力不好，易被油污污染，使用寿命不高。目前，光催化治理水体污染的技术已经被广泛使用，多以二氧化钛作光催化材料，其处理水体有机物的效果显著，但是处理废水中的重金属离子的效率低。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，以光催化材料Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理废液中重金属离子，利用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的光催化活性将重金属离子光致氧化还原成低度或无毒的无机物，实现去除重金属离子的效果，其操作简单，可用于大规模废液处理。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，该方法包括如下步骤：将Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7置于重金属废液中，并采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7，与重金属废液中的重金属离子反应后在所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的表面生成含重金属的固体。本专利技术应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，以光催化材料Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理废液中重金属离子，利用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的光催化活性将重金属离子光致氧化还原成低毒或无毒的无机物，并与重金属废液中的重金属离子反应后在所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的表面生成含重金属的固体，实现去除重金属离子的效果，其操作简单，可用于大规模废液处理；该Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7在光照条件下生成具有强制氧化性的羟基自由基，羟基自由基的污水处理能力远强于臭氧，实现能快速高效处理含重金属、顽固性有机物等的污水处理，羟基自由基能与重金属离子反应结合形成难溶的含重金属的固体从所述重金属废液中析出然后沉淀，或与重金属离子氧化成低毒或无毒的氧化物(羟基自由基将自身电子转移至重金属离子，从而羟基自由基形成氢氧根离子，重金属离子得电子生成单质或无毒/低毒的氧化物，氢氧根离子进一步与重金属离子结合生成氢氧化物)；该Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7在光照条件下可产生电子将重金属离子还原成金属单质，从而析出沉淀。该Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7光催化材料成本低廉、无毒、高光催化活性，可重复利用。此外，相对于传统的化学法处理重金属离子废液的方法，本专利技术的方法具有工艺简单、工程量小以及绿色环保的优点，适合在野外环境、工业废水中的应用。进一步的，采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的方法为Ti4O7光催化技术，该方法在析出含重金属的固体后，需要分离处理重金属废液，以回收重金属废液的固体杂质，再排放。优选的，所述应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法还包括如下步骤：以所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7作为阳极，以阴极导电材料作为阴极并置于所述重金属废液中，然后在阳极和阴极之间施加电压。即所述应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法具体包括如下步骤：以所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7作为阳极，以阴极导电材料作为阴极，将Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7和阴极导电材料置于所述重金属废液中，在阳极和阴极之间施加电压，并采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7，与重金属废液中的重金属离子反应后在所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的表面生成含重金属的固体。采用上述技术方案，采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的同时，以所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7作为阳极、阴极导电材料作为阴极、重金属废液作为电解液，在阳极和阴极之间施加电压产生电流从而发生电解，一方面光照使所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7产生羟基自由基，另一方面电解使得游离的重金属离子的电子生成金属单质并吸附和沉积在阴极导电材料的表面，在光照和电解的双重作用下，缩短了处理时间，大大提高了消除重金属废液中的重金属离子的处理效率，与二氧化钛光催化处理相比，本专利技术电解结束后的Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7、阴极导电材料均可循环利用，大大节省了材料成本。优选的，所述施加电压的值为1-100V。控制所述施加电压的值在1-100V，满足电解的要求，反应可控，若电压超过100V时，重金属废液的温度升高，甚至沸腾，导致重金属废液的电阻越大而降低了电流，从而降低了电解反应的速率，而且能耗增大，处理成本增大；若电压低于1V，游离的重金属离子的电子生成金属单质并吸附和沉积在阴极导电材料的表面不明显，反应效率低。上述采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7结合1-100V电压电解的方法为Ti4O7光电催化技术。优选的，所述阴极导电材料为含尖端结构的阴极导电材料，所述阴极导电材料的尖端与所述重金属废液的液面不接触，所述阴极导电材料的尖端未浸入所述重金属废液内；所述施加电压的值为380-1000V。采用上述技术方案，在380-1000V高电压下，由于所述阴极导电材料的末端为尖端结构，阴极导电材料的尖端聚集电子击穿阴极导电材料的尖端周围的重金属废液并出现辉光放电产生等离子体，该等离子体包括H·、·OH、H2O2、e-aq、HO2·等高能粒子、紫外辐射和高能冲击波，高能粒子的活性高、能够快速、高效地清除重金属离子，产生紫外辐射被所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7吸收并进行光催化反应，提高重金属离子的清除效率，高能冲击波作用于重金属废液中降解废液中的有机污染物，避免有机污染物干扰重金属离子的处理而导致处理重金属离子的效率降低。上述采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7结合380-1000V电压电解并产生等离子体协助净化废液的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7置于重金属废液中，并采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7，与所述重金属废液的重金属离子反应后在所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的表面生成含重金属的固体。

【技术特征摘要】
1.一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7置于重金属废液中，并采用光照射所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7，与所述重金属废液的重金属离子反应后在所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7的表面生成含重金属的固体。2.根据权利要求1所述的一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于，所述应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法还包括如下步骤：以所述Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7作为阳极，以阴极导电材料作为阴极，将Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7和阴极导电材料置于所述重金属废液中，在阳极和阴极之间施加电压。3.根据权利要求2所述的一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于：所述施加电压的值为1-100V。4.根据权利要求2所述的一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于：所述阴极导电材料为含尖端结构的阴极导电材料，所述阴极导电材料的尖端与所述重金属废液的液面不接触；所述施加电压的值为380-1000V。5.根据权利要求4所述的一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于：所述施加电压的过程中保持所述重金属废液的温度在80℃以下。6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液的方法，其特征在于：所述光照射的功率为5-1000W，所述光照射的波长为200-1200nm。7.根据权利要求2-5任意一项所述的一种应用Magneli相介孔亚氧化钛Ti4O7处理重金属废液...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾和平，冯光，
申请(专利权)人：广东朗研科技有限公司，上海朗研光电科技有限公司，华东师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44