利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法技术

本发明专利技术涉及利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，包括以下步骤：将天然黄铜矿颗粒进行预处理得到预处理黄铜矿；向含有机污染物废水中加入预处理黄铜矿，黑暗条件下搅拌均匀得到悬浮液；向悬浮液中加入过硫酸盐并在可见光条件下进行降解反应，完成废水中有机污染物的黄铜矿可见光协同催化处理。本发明专利技术将预处理黄铜矿与可见光协同，增强了黄铜矿催化过硫酸盐降解水中有机污染物的效率，特别适用于较高浓度有机废水的处理。特别适用于较高浓度有机废水的处理。特别适用于较高浓度有机废水的处理。

【技术实现步骤摘要】
利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法


[0001]本专利技术属于环境工程
，具体涉及利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]随着经济的飞速发展，环境问题日益严重，水污染问题对人类的身体健康造成直接影响受到了越来越多人的关注。目前如何有效治理水体污染成为了有待解决的重大难题。近年来，基于强氧化性活性氧物质产生的高级氧化技术对有机污染物表现出了较好的去除效果，引起了广大研究者们的关注。相较于传统的芬顿(Fenton)试剂，过硫酸盐(Persulfate)能够产生硫酸根自由基，其氧化能力与羟基自由基相当，而选择性更强、半衰期更长，并且具有催化效率更高，适用pH范围更广，易于储存、操作，运输和处理成本较低的优点。然而，对于难降解的有机污染物如偶氮染料、抗生素废水等，仅仅使用过硫酸盐高级氧化并配合常见的活化技术在实际应用中依然面临着很多问题，如高热、高碱、紫外活化等需大量能源以及高昂成本；均相体系中会产生大量含过渡金属的污泥，导致二次污染且无法回收，增加了处理成本。
[0003]为了克服过硫酸盐高级氧化技术的不足，很多学者对非均相类芬顿催化剂进行了研究。非均相类芬顿催化剂的作用是替代单一过硫酸盐高级氧化的一种活化技术，与过硫酸盐进行反应产生强氧化性的活性氧物质。其优点在于能够提升过硫酸盐高级氧化技术中对各种有机污染物的降解效率，且作为固体的非均相类芬顿催化剂避免了过渡金属易团聚、重复利用性差和金属离子流失等问题，同时减少了电能、热能等资源的浪费，相比紫外线、臭氧氧化等工艺也更加清洁安全。然而，类芬顿催化剂的制备往往操作复杂，合成条件较为苛刻，并且需要投入大量高成本的化学试剂(如铁盐类)，或者需要较长的催化时间，无疑限制了该技术的工业化应用。因此，如何设计一种新型、高效、清洁、低成本、催化降解时间短的有机污染物处理方法是该领域需要面对的巨大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，解决现有技术中有机污染物处理成本较高、催化降解时间长的技术问题。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法：
[0006]包括以下步骤：
[0007](1)将天然黄铜矿颗粒进行预处理得到预处理黄铜矿；
[0008](2)向含有机污染物废水中加入预处理黄铜矿，黑暗条件下搅拌均匀得到悬浮液；
[0009](3)向悬浮液中加入过硫酸盐并在可见光条件下进行降解反应，完成废水中有机污染物的黄铜矿可见光协同催化处理。
[0010]进一步地，步骤(1)中预处理包括对天然黄铜矿颗粒进行的酸洗处理或者先进行酸洗处理再进行改性处理。
[0011]进一步地，酸洗处理是采用质量浓度为5％～15％的盐酸对天然黄铜矿颗粒清洗10～15s，再水洗干燥，得到酸洗黄铜矿。
[0012]更进一步地，改性处理是将酸洗黄铜矿加入到NaBH4水溶液中搅拌2.5～3.5h，再洗涤干燥，得到改性黄铜矿；其中NaBH4水溶液的浓度为1mol/L～5mol/L，酸洗黄铜矿的用量与NaBH4水溶液的用量之比为(0.1～0.7)g：(100～200)mL。
[0013]进一步地，步骤(1)中天然黄铜矿颗粒的粒径小于38μm。
[0014]进一步地，步骤(2)中预处理黄铜矿的用量为0.1g/L～0.6g/L。
[0015]进一步地，步骤(3)中黑暗条件下搅拌20～40min。
[0016]进一步地，步骤(3)中过硫酸盐的用量为0.05g/L～0.5g/L；过硫酸盐为过一硫酸钾盐或过一硫酸钠盐。
[0017]进一步地，步骤(3)中可见光条件是由功率为200W～400W的氙灯光源提供。
[0018]进一步地，步骤(3)中降解反应的反应温度为20℃～30℃，反应时间为10～40min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0020]本专利技术采用的黄铜矿分布广泛，产地遍布世界各地，从自然界直接获得后，经过简单的预处理即可获得高催化活性的催化剂。目前黄铜矿是工业上炼铜的主要原料，但除此之外很少被单独利用。因此，本专利技术提出了一种利用黄铜矿的新思路，能够低成本处理黄铜矿，从而替代价格昂贵、操作复杂的类芬顿催化剂；本专利技术将预处理黄铜矿与可见光协同，增强了黄铜矿催化过硫酸盐降解水中有机污染物的效率，且还能通过预处理提高降解效率，反应10～40min即可达到86～100％的高去除率，在处理实际水体中的有机物污染物方面具有广阔的应用前景，特别适用于较高浓度有机废水的处理。
附图说明
[0021]图1为实施例6中酸洗黄铜矿催化过硫酸盐降解TC前后的XRD图；
[0022]图2为实施例6中酸洗黄铜矿催化过硫酸盐降解TC前后Fe 2p、Cu 2p、S 2p的XPS图；
[0023]图3为实施例6中光照下酸洗黄铜矿循环催化过硫酸盐降解TC的效果图；
[0024]图4为实施例7中不同投加量的酸洗黄铜矿催化降解TC的效果图；
[0025]图5为实施例8中可见光协同酸洗黄铜矿对于不同污染物催化降解效果图；
[0026]图6为实施例9中改变光照条件以及采用(改性)黄铜矿对有机污染物的催化降解效果图。
[0027]图7为对比例1中四组实验对比催化降解效果图。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]本专利技术利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，包括如下步
骤：
[0030](1)将天然黄铜矿颗粒用盐酸洗涤，并用水洗涤后干燥得到酸洗黄铜矿；优选地，盐酸浓度为5％～15％；干燥温度为50℃～80℃；
[0031]或者将酸洗黄铜矿利用NaBH4进行改性，得到改性黄铜矿；具体改性步骤包括：
[0032](11)将NaBH4固体溶解于去离子水中，得到NaBH4水溶液；优选地，去离子水的pH为7～13，NaBH4水溶液的浓度为1mol/L～5mol/L；
[0033](12)将酸洗黄铜矿加入到NaBH4水溶液中；优选地，酸洗黄铜矿的用量与NaBH4水溶液的用量之比为(0.1～0.7)g：(100～200)mL；
[0034](13)在室温条件下磁搅拌得到悬浮液，分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次；
[0035](14)将洗涤后的样品干燥得到改性黄铜矿；优选地，干燥温度为50℃～80℃。
[0036](2)向含有机污染物废水中加入步骤1所得酸洗黄铜矿或改性黄铜矿，充分搅拌混合得到悬浮液；优选地，酸洗黄铜矿或改性黄铜矿的用量均为0.1g/L～0.6g/L；
[0037](3)黑暗条件下搅拌后，向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将天然黄铜矿颗粒进行预处理得到预处理黄铜矿；(2)向含有机污染物废水中加入预处理黄铜矿，黑暗条件下搅拌均匀得到悬浮液；(3)向悬浮液中加入过硫酸盐并在可见光条件下进行降解反应，完成废水中有机污染物的黄铜矿可见光协同催化处理。2.根据权利要求1所述的利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，其特征在于，步骤(1)中预处理包括对天然黄铜矿颗粒进行的酸洗处理或者先进行酸洗处理再进行改性处理。3.根据权利要求2所述的利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，其特征在于，酸洗处理是采用质量浓度为5％～15％的盐酸对天然黄铜矿颗粒清洗10～15s，再水洗干燥，得到酸洗黄铜矿。4.根据权利要求3所述的利用黄铜矿可见光协同催化处理废水中有机污染物的方法，其特征在于，改性处理是将酸洗黄铜矿加入到NaBH4水溶液中搅拌2.5～3.5h，再洗涤干燥，得到改性黄铜矿；其中NaBH4水溶液的浓度为1mol/L～5mol/L，酸洗黄铜矿的用量与NaBH4水溶液的用量之比为(0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育彪，熊溪源，吴晓勇，姚佳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：