【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光化学方法处理含油污水，具体涉及一种ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂在降解含油污水中的应用。
技术介绍
1、随着石油产品的种类和应用在人们的生活中也越来越繁杂和广泛，随之而来的则是含油污水处理问题的日渐严峻，成为亟待解决的环境治理问题之一。一方面，含油污水具有强流动性、高渗透性以及黏性大等特性，导致其经排放后难以在短期内被降解，另一方面，含油污水大量进入自然环境中，不仅会大量消耗水体环境中的含氧量，影响水生植物、动物和微生物的生长，破坏水体环境的生态平衡，而且还会对水体周围环境造成污染。因此，我们迫切需要一种高效廉价、环境友好的新方法来实现对含油污水的快速降解。
2、含油污水的处理技术种类很多，如重力机械分离、过滤、絮凝吸附、生化技术等，但是都或多或少有一定的局限性。光催化技术是近年来污染物降解的研究热点和重点，其通过产生羟基自由基（·oh）和超氧自由基（·o2-），非选择性地将有机污染物氧化为二氧化碳、水和无机盐等，且拥有安全性、环境相容性、高能效和多功能性等诸多优点，被广泛应用于抗生素、染料等水中污染物的催化降解过程，并且表现出优异的污染物去除能力。石墨相氮化碳（g-c3n4）是一种有机共轭的n行半导体，具有层状结构，易于制备，根据实验和理论计算结果，其最高占轨道（homo）和最低占轨道（lumo）分别位于+1.4 ev和-1.3 ev（vs nhe，ph=7），带隙约为2.7 ev，可以很好地符合各种光氧化还原反应的热力学要求，同时g-c3n4具有良好的结构修饰性和优越的热/化学稳定性，因此自2
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂（ca/cn）在降解含油污水中的应用。本专利技术的ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂（ca/cn）通过两步空气刻蚀法合成，该方法克服了传统石墨相氮化碳光催化技术中存在的比表面积小等问题；在一定温度下，ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂以氙灯为光源可有效促进含油污水的有机物降解，简洁高效降低污水的浊度、toc、cod、粘度。
2、ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂（ca/cn）制备方法为两步空气刻蚀法，其原理为：在高温条件下，采用空气改变g-c3n4表面的微观形貌，增加g-c3n4表面氧空位，提高g-c3n4的比表面积和理化性质，进而增强g-c3n4的催化活性。
3、本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
4、一种ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂（ca/cn）的制备方法，包括以下步骤：
5、1）将钙盐和石墨相氮化碳（g-c3n4）前驱体溶解在去离子水中，搅拌均匀后得到溶液a，其中，所述钙盐和g-c3n4前驱体的质量比为0.025~0.20:1。
6、所述钙盐为ca(no3)2·4h2o，g-c3n4前驱体为三聚氰胺和1,3,5-三嗪，三聚氰胺和1,3,5-三嗪的质量比为1~4:1，加热温度和搅拌速率分别为20~60 ℃和150~350 r/min；所述钙盐和g-c3n4前驱体的质量比为0.025~0.20:1；所述钙盐和g-c3n4前驱体总质量与去离子水质量的比为0.1~0.5:1。
7、2）将溶液a于60~90℃水浴锅中水浴加热5~15h，浓缩后于干燥箱中干燥，得到混合盐产物；
8、在所述步骤2）中，干燥温度为80~100℃，干燥时间为9~18h。
9、将所述混合盐产物于450~650 ℃煅烧2~6 h，自然冷却至室温后得到煅烧产物；
10、在所述步骤3）中，将所述产物置于马弗炉中，在常压下，以1~4℃/min的升温速率升温至450~650℃。
11、在步骤3）中，所述煅烧产物的处理方法为：煅烧产物自然冷却至室温后，充分研磨后得到煅烧产物。
12、4）将煅烧产物继续于250~450℃煅烧1~7 h，升温速率为5~15℃/min，自然冷却至室温，得到ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂；
13、在所述步骤4）中，将所述煅烧产物充分研磨后，以5~15℃/min的升温速率加热到250~450℃。
14、上述制备方法获得的ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂。
15、上述ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂在光催化降解含油污水中的应用，将ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂均匀分散在含油污水中，以外加氙灯为光催化反应的光源，以恒温水浴循环系统为温度控制，在设定温度25~35℃下通过外加光源对含油污水进行光催化降解。
16、在上述技术方案中，光催化降解时的光源为氙灯；所述氙灯光源的功率为1000w；所述氙灯光源的电压为200~240v。
17、在上述技术方案中，含油污水的cod值为300~36000mg/l；含油污水的ph为5~9。
18、本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
19、1、在不改变纯相g-c3n4层状结构的条件下成功合成了ca元素掺杂的g-c3n4，即形成本专利技术的ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂，提高了g-c3n4的催化性能。石墨相氮化碳作为一种非金属型半导体材料，具有典型的平面网状结构和二维层间结构，在制备过程中引入ca元素，一方面，掺杂的钙元素自身的原子轨道会与g-c3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Ca元素掺杂的g-C3N4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，所述Ca元素掺杂的g-C3N4光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种Ca元素掺杂的g-C3N4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，在步骤1）中，所述钙盐为Ca(NO3)2·4H2O，g-C3N4前驱体为三聚氰胺和1,3,5-三嗪，三聚氰胺和1,3,5-三嗪的质量比为1~4:1，加热温度和搅拌速率分别为20~60℃和150~350 r/min。
3.根据权利要求1所述一种Ca元素掺杂的g-C3N4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，在步骤1）中，所述钙盐和g-C3N4前驱体的质量比为0.025~0.20:1；所述钙盐和g-C3N4前驱体总质量与去离子水质量的比为0.1~0.5:1。
4.根据权利要求1所述一种Ca元素掺杂的g-C3N4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，在所述步骤2）中，搅拌速率200 r/min，干燥的温度为80~100 ℃，干燥的时间为9~18 h；在所述步骤3）中，将所述混合盐产物以1~4 ℃/min
5.根据权利要求1所述的一种Ca元素掺杂的g-C3N4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于含油污水的COD值为1000~36000mg/L。
...【技术特征摘要】
1.一种ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，所述ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，在步骤1）中，所述钙盐为ca(no3)2·4h2o，g-c3n4前驱体为三聚氰胺和1,3,5-三嗪，三聚氰胺和1,3,5-三嗪的质量比为1~4:1，加热温度和搅拌速率分别为20~60℃和150~350 r/min。
3.根据权利要求1所述一种ca元素掺杂的g-c3n4光催化剂在降解含油污水中的应用，其特征在于，在步骤1）中，所述钙盐和g-c3n4前驱体的质量比为0.025~0.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，黄刚，郑峰伟，陈凯，沈康文，王海洋，张先茂，李林航，周雄，阙小涛，张先胜，张垚，
申请(专利权)人：武汉科林化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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