專利名稱：納米級氧化亞銅光照－機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體中對硝基苯類物質(zhì)的降解方法，更具體的說是納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
對硝基苯類物質(zhì)是地表水環(huán)境中的典型有毒有機(jī)污染物，由于其在水體中含量低，難降解，從水中去除比較困難。目前處理水中對硝基苯類物質(zhì)的主要方法有物理方法，化學(xué)方法和生物方法。
物理方法主要是通過吸附，沉降作用去除?！吨袊葔A》2003年04期《樹脂吸附法處理含對硝基苯酚工業(yè)廢水》中采用CHA-111吸附樹脂對含對硝基苯酚的廢水進(jìn)行處理和回收，吸附率達(dá)90％以上?！痘瘜W(xué)世界》2004年06期《改性蜂窩煤渣吸附水中對硝基苯酚研究》中利用三乙醇胺(TEA)、溴化十六烷基三甲胺(CTMAB)分別改性蜂窩煤渣，研究了改性煤渣吸附水中對硝基苯酚的性能。結(jié)果表明，用改性煤渣處理含對硝基苯酚廢水效果良好?！董h(huán)境科學(xué)與技術(shù)》2000年03期《改性粉煤灰吸附對硝基苯酚的研究》研究了采用粉煤灰(FA)和浸漬粉煤灰(IFA)吸附水溶液中有害的對硝基苯酚。C.Rajagopal等用顆粒狀活性炭(GAC)作吸附劑處理硝基苯廢水，并建立了一個(gè)預(yù)測吸收的動(dòng)力學(xué)模型，處理量較大(Development of adsorptive removal process for treatment of explosivescontaminated waste water using activated carbon[J].Journal of Hazardous Materials，2001，87(1-3)73-98)。但這些處理方法并未將對硝基苯類物質(zhì)分解去除，雖然有回收二次利用，但成本較高，且易造成二次污染。
化學(xué)方法主要有光助Fenton反應(yīng)，異相光催化，光電催化，電化學(xué)方法等。《廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2001年04期《難降解有機(jī)物對硝基苯酚的電化學(xué)氧化工藝研究》中公開了采用電化學(xué)氧化的方法降解對硝基苯酚；周明華等考察了模型污染物對硝基苯酚在三種均相光化學(xué)高級氧化工藝UV/H2O2，UV/Fe3+和UV/Fe3+/H2O2同電催化聯(lián)合工藝下的降解(基于均相光化學(xué)氧化的光電一體化降解對硝基苯酚的研究，催化學(xué)報(bào)2002年04期)；趙德明等研究了Fenton試劑強(qiáng)化超聲波(US/Fenton)技術(shù)對水中對硝基苯酚的降解效果(Fenton試劑強(qiáng)化超聲波處理水中對硝基苯酚的研究，浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2004年03期)；A.Di Paola等使用二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎?，采用異相光催化的方法降解對硝基苯?Heterogeneous photocatalytic degradation of nitrophenols，Journal ofPhotochemistry and Photobiology AChemistry 155(2003)207-214)；Mehmeta.Outran等采用電Fenton方法降解對硝基苯酚(Complete Destruction ofp-Nitrophenol in Aqueous Medium by Electro-Fenton Method，Environ.Sci.Technol.2000，34，3474-3479)。Miguel Rodriguez等探討了在UV的照射下，H2O2與Fe3+光降解硝基苯的降解情況(Influence of H2O2and Fe(III)in thephotodegradation[J].Journal of Photochemistry and Photobiology AChemistry，2000，133123-127)。化學(xué)方法大多可以徹底將對硝基苯類物質(zhì)礦化，但這些方法多需要使用電能，存在能耗大，效率低的問題。
生物方法主要是通過微生物降解對硝基苯酚。劉智等采用甲基對硫磷降解菌DLL-E4(Pseudomonas putida)降解對-硝基苯酚(甲基對硫磷降解菌DLL-E4降解對-硝基苯酚特性，中國環(huán)境科學(xué)2003年04期)；高士祥等通過對對硝基苯酚微生物降解過程的研究，探討了在降解過程中加入環(huán)糊精對對硝基苯酚降解的影響(β-環(huán)糊精對對硝基苯酚微生物降解的影響，環(huán)境化學(xué)2003年05期)；Orashnsky Frieda等利用吸附-生物降解工藝治理硝基苯廢水，吸附能力強(qiáng)的活性炭能吸附廢水中大部分有毒污染物，再在低濃度下生物降解硝基苯類化合物，治理效果達(dá)到理想的程度(Evaluation of toxic organics removal by simultaneousadsorption and biodegradation[C].proceedings of Industrial Waste Conferece，1997159-171)。吳建峰等報(bào)道了從處理對氯硝基苯生產(chǎn)工廠廢水的活性污泥中分離到一株能降解對氯硝基苯的叢毛單胞菌屬(Comamonas)的細(xì)菌CNB1菌株，并對該細(xì)菌降解對氯硝基苯的特性進(jìn)行了研究(一株降解對氯硝基苯的ComamonasCNB1的分離鑒定及其降解特性，微生物學(xué)報(bào)2004年2月44卷1期)。但生物處理方法處理效率不高，菌種的培養(yǎng)比較困難，對反應(yīng)環(huán)境要求高，不易實(shí)現(xiàn)。
對硝基苯酚生產(chǎn)廢水的治理與資源回收利用的方法(專利申請?zhí)?00410014570.2)中公開了對硝基苯酚生產(chǎn)廢水的治理方法，其工藝過程如下預(yù)處理、吸附廢水中對硝基苯酚、回收利用氯化鈉、脫附吸附了的對硝基苯酚。該方法可回收對硝基苯酚，使對硝基苯酚生產(chǎn)中需要的燒堿和鹽酸得以循環(huán)使用。該方法不足之處在于工藝流程復(fù)雜，工作條件受到較多限制。
氧化亞銅屬于p型半導(dǎo)體，是一種重要的無機(jī)化工原料，在防污油漆、顏料及焊接工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的用途。由于其禁帶寬度較小，只有2.0-2.2eV，在太陽光的照射下容易激發(fā)產(chǎn)生光生載流子，并兼具十分優(yōu)良的穩(wěn)定性因而在石油化工催化和光電池領(lǐng)域得到普遍的應(yīng)用。1998年，Michikazu Hara等人率先報(bào)道了，氧化亞銅在可見光照射下可以分解水，認(rèn)為其有潛力將太陽能轉(zhuǎn)化成H2能(Michikazu Hara et al，Cu2O as a photocatalyst for overall water splitting undervisible light Irradiation，Chem.Commun.，1998)。T.Mahalingam等報(bào)道了制備氧化亞銅薄膜作為光電化學(xué)太陽能電池的電極(T.Mahalingam et.al，Characterization of pulse plated Cu2O thin films，Surface and Coatings Technology168(2003)111-114)。
采用光催化的方法處理水體中的有機(jī)污染物已有很多報(bào)道。是屬于化學(xué)處理方法的一種。
機(jī)械催化是通過催化劑將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能從而促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的催化方式。其原理是通過不同材質(zhì)的攪拌棒快速摩擦容器底部的催化劑產(chǎn)生電子，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。Go Hitoki等率先報(bào)道了利用氧化亞銅等氧化物作為催化劑以機(jī)械摩擦的方式催化分解水，產(chǎn)生氫氣，提出了一種新的產(chǎn)生清潔能源的方式(GoHitoki，Catalysis Today 63(2000)175-181，Mechano-catalytic overall water splittingon some mixed oxides)。隨后該研究組又陸續(xù)發(fā)表了相關(guān)文章介紹機(jī)械催化，但都應(yīng)用于分解水以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，并未應(yīng)用到分解有機(jī)污染物的領(lǐng)域中。
文獻(xiàn)檢索的結(jié)果表明在本發(fā)明完成之前，未發(fā)現(xiàn)采用氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解水體中對硝基苯類物質(zhì)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
1、要解決的技術(shù)問題對硝基苯類物質(zhì)是地表水環(huán)境中的典型有毒有機(jī)污染物，由于其在水體中含量低，難降解，從水中去除比較困難。本發(fā)明的目的是要提供一種有效降解水體中對硝基苯類物質(zhì)的方法，利用納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解水體中對硝基苯類物質(zhì)，可以有效去除水體中的對硝基苯類物質(zhì)。
2、技術(shù)方案采用的技術(shù)方案如下納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其步驟包括(1)將對硝基苯類物質(zhì)廢水置于反應(yīng)器中；(2)以0.50g/L～4g/L的比例加入納米級氧化亞銅；(3)在光源照射下，采用外加動(dòng)力使摩擦裝置與反應(yīng)器底面摩擦。
納米級氧化亞銅的粒徑范圍為50～500納米。在反應(yīng)過程中，由于摩擦作用，相對較大粒徑的氧化亞銅粒徑尺寸會(huì)變小，最終氧化亞銅的粒徑會(huì)在50～200nm之間。氧化亞銅在反應(yīng)過程中只起催化劑的作用。
光源為產(chǎn)生可見光及紫外光的光源即可。光源可以使用400W仿日光鏑燈，照度為20000lx；40W白熾燈，照度10000lx；15W水下日光燈，照度2000lx；350W低壓汞燈等。由于有機(jī)械摩擦和光照的共同作用的，明顯提高了處理效率。實(shí)驗(yàn)證明，采用低壓汞燈的紫外光照射可以取得最佳效果，但能耗大，處理費(fèi)用高，限制了實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)光源為實(shí)驗(yàn)室條件下的仿日光光源時(shí)，也可取得很好的降解效果。當(dāng)采用機(jī)械催化降解時(shí)，光的存在會(huì)提高降解效果，在2000lx-20000lx的照度下，反應(yīng)3-9小時(shí)，可以達(dá)到80％以上的降解率。在實(shí)際應(yīng)用中可以直接利用太陽光。
對硝基苯類物質(zhì)廢水的濃度為20～100mg/L時(shí)降解的效果好于其它濃度；最佳的處理廢水的濃度為60～100mg/L。濃度過高時(shí)降解的效果降低，濃度過低時(shí)處理費(fèi)用相對較高。
可以采用葡萄糖還原法和改進(jìn)電解法制備納米級氧化亞銅。葡萄糖還原法制備納米級氧化亞銅具體操作如下取1000ml蒸餾水，加入0.13mol/L菲林溶液3.25mL、0.13mol/L葡萄糖溶液5mL，混合后分批放于微波爐內(nèi)，滿功率輻照使混合溶液迅速升溫至95℃。取出用冰水浴迅速冷卻至室溫，將制得的氧化亞銅溶膠倒入250ml離心管中，以4500r/min的轉(zhuǎn)速離心30min，取出，將上層清液轉(zhuǎn)移至150ml燒杯中備用。利用清液重復(fù)上述制備步驟，高速離心，然后棄去上層清液。再加入少量蒸餾水，離心15min后，吸去上清液，再加水離心。如此洗滌多次。然后加入少量乙醇，在氮?dú)鈿夥罩袚]發(fā)至干。最后滴加少量乙醚，待乙醚揮發(fā)后，得到黃色粉末，置于干燥器中密封待用。
改進(jìn)電解法制備納米級氧化亞銅。將250gNaCl、0.5gNaOH、0.1gNa2Cr2O7溶于1000ml水中，加入0.1g穩(wěn)定劑，超聲促進(jìn)其溶解作為電解液。將銅片打磨干凈，超聲清洗作為電極，。將電解池置于超聲振蕩儀中，以銅為電極，在20mA/cm2的電流下電解8分鐘，將產(chǎn)物離心分離，用蒸餾水洗滌三次，丙酮洗滌三次，室溫下干燥，得黃綠色氧化亞銅粒子，置于干燥器中密封待用。
納米級氧化亞銅的加入比例為3～4g/L。
摩擦裝置采用聚四氟乙烯材料，反應(yīng)器與其摩擦的接觸面為普通玻璃，石英玻璃，pyrex玻璃。增大摩擦的接觸面積和摩擦速率有助于提高反應(yīng)速率。機(jī)械摩擦的動(dòng)力可以是電磁攪拌，電動(dòng)攪拌，為了節(jié)能和環(huán)保，可以采用太陽能，風(fēng)能等作為動(dòng)力。摩擦裝置與反應(yīng)器底面的摩擦可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)等方式來實(shí)現(xiàn)。摩擦速率對降解效果的影響不明顯，達(dá)到一定速率后，加大摩擦速率并不能提高從機(jī)械能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化率。提高機(jī)械摩擦的接觸面積則可以明顯提高降解效率。反應(yīng)時(shí)間越長，降解效果越好，但時(shí)間過長降解效果增加不明顯，且能耗加大。在其他條件相同的情況下，保持反應(yīng)溫度30-50℃，調(diào)節(jié)pH5-9時(shí)會(huì)取得較好的降解效果。
3、有益效果采用本發(fā)明方法處理對硝基苯類物質(zhì)，濃度為20-100mg/L廢水中的對硝基苯類物質(zhì)催化降解率可達(dá)到70％以上，該方法簡單易行，材料易得，所需費(fèi)用較低，如采用太陽光作為光源，采用自然能作為機(jī)械摩擦動(dòng)力，如太陽能，風(fēng)能等，則更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例1將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)3小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到80％。反應(yīng)5小時(shí)后達(dá)到92％。
實(shí)施例2將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.60g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)3小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到75.6％。反應(yīng)5小時(shí)后達(dá)到90.6％。
實(shí)施例3將濃度為0.080g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.40g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為6，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)3小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到73.4％。反應(yīng)10小時(shí)后達(dá)到89.5％。
實(shí)施例4將濃度為0.080g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.20g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為2.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)10小時(shí)對硝基苯酚的降解率可達(dá)到75.3％。
實(shí)施例5將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，調(diào)溶液pH為7～7.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)5小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到81.9％。反應(yīng)7小時(shí)后達(dá)到90.6％。
實(shí)施例6將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，調(diào)溶液pH為9～9.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為40W白熾燈，照度為10000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)8小時(shí)對硝基苯酚的降解率可達(dá)到80.0％。
實(shí)施例7將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.6，保持反應(yīng)溫度為夏季室溫(30℃)。光源為40W白熾燈，照度為10000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，3小時(shí)反應(yīng)后對硝基苯酚的降解率達(dá)到77.6％，5小時(shí)后達(dá)到92.1％。
實(shí)施例8將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.6，保持反應(yīng)溫度為40℃。光源為600w鏑燈，照度為30000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，4小時(shí)反應(yīng)后對硝基苯酚的降解率達(dá)到82.6％，5小時(shí)后達(dá)到88.0％。
實(shí)施例9將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.6，保持反應(yīng)溫度為50℃。光源為200W鏑燈，照度為10000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，3小時(shí)反應(yīng)后對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到87.3％。
實(shí)施例10將濃度為0.080g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.6，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為15W水下燈燈，照度為2000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)6小時(shí)對硝基苯酚的降解率達(dá)到85.0％。反應(yīng)10小時(shí)后達(dá)到93.6％。
實(shí)施例11將濃度為0.060g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.6，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為15W水下燈，照度為2000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)5小時(shí)對硝基苯酚的降解率達(dá)到86.0％。反應(yīng)7小時(shí)后達(dá)到90.4％。
實(shí)施例12將濃度為0.040g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.6，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)5小時(shí)對硝基苯酚的降解率達(dá)到82.6％。
實(shí)施例13將濃度為0.060g/L的4-氯硝基苯溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)8小時(shí)4-氯硝基苯的降解率達(dá)到66.7％。反應(yīng)10小時(shí)后達(dá)到77.2％。
實(shí)施例14操作步驟基本同實(shí)施例13，只是將4-氯硝基苯溶液改為3-氯硝基苯溶液，其它條件與13完全相同。經(jīng)測定，反應(yīng)6小時(shí)3-氯硝基苯的降解率達(dá)到81.7％。反應(yīng)10小時(shí)后達(dá)到91.7％。
實(shí)施例15將濃度為0.060g/L的2-氯硝基苯溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為40W白熾燈，照度為10000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)7小時(shí)后2-氯硝基苯的降解率達(dá)到63.6％，10小時(shí)后達(dá)到78.4％。
實(shí)施例16將濃度為0.060g/L的2-硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)10小時(shí)2-硝基苯酚的降解率達(dá)到43.8％。
實(shí)施例17將濃度為0.10g/L的硝基苯溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為400W鏑燈，照度為20000lx，懸掛于反應(yīng)器上方35cm處，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)8小時(shí)后硝基苯的降解率達(dá)到60％，10小時(shí)后達(dá)到68.6％。
實(shí)施例18將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于反應(yīng)器中，加入0.80g低電流電解法(粒徑200-500nm)制備的氧化亞銅，溶液pH為5～6，其余條件同實(shí)施例17。
經(jīng)測定，8小時(shí)反應(yīng)后對硝基苯酚的降解率可達(dá)到80％。
將以上實(shí)施例中的氧化亞銅換為其他方法制備的氧化亞銅，粒徑范圍在50-500nm，其他反應(yīng)條件不變，均能得到相似的結(jié)果。
實(shí)施例19將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于NDC-1型反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為6.0，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為15W水下日光燈，照度為2000lx，插于反應(yīng)器內(nèi)，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)6小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到65.7％。反應(yīng)9小時(shí)后達(dá)到85％。
實(shí)施例20將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于NDC-1型反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為350W低壓汞燈，插于反應(yīng)器內(nèi)，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)3小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到84％。反應(yīng)4小時(shí)后達(dá)到94.1％。
實(shí)施例21將濃度為0.10g/L的對硝基苯酚溶液200ml置于NDC-1型反應(yīng)器中，加入0.80g改進(jìn)水解法制備的氧化亞銅，溶液pH為5.5，保持反應(yīng)溫度為冬季水溫(10℃)。光源為15W水下日光燈，采用玻璃薄片遮光，照度為1200lx，插于反應(yīng)器內(nèi)，采用電磁攪拌的方式使之與底面產(chǎn)生摩擦，摩擦面積為1.02×10-3m2，摩擦速率為600轉(zhuǎn)/分，定時(shí)取樣2ml高速離心分離，取上層清液進(jìn)行液相色譜測定。
經(jīng)測定，反應(yīng)6小時(shí)對硝基苯酚的降解率即可達(dá)到50％。反應(yīng)9小時(shí)后達(dá)到72％。
權(quán)利要求
1.一種納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其步驟包括(1)將對硝基苯類物質(zhì)廢水置于反應(yīng)器中；(2)以0.50g/L～4g/L的比例加入納米級氧化亞銅；(3)在光源照射下，采用外加動(dòng)力使摩擦裝置與反應(yīng)器底面摩擦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(2)中所述的納米級氧化亞銅的粒徑范圍為50～500納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(1)中所述的光源為產(chǎn)生可見光及紫外光的光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(1)中所述的對硝基苯類物質(zhì)廢水的濃度為20～100mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(1)中所述的對硝基苯類物質(zhì)為對硝基苯酚、對氯硝基苯、對硝基氯苯、對硝基溴苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于采用葡萄糖還原法或改進(jìn)電解法制備出所述的納米級氧化亞銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于光的照度為2000lx-20000lx。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(3)中所述的摩擦裝置與反應(yīng)器底面摩擦的摩擦方式為電磁摩擦，電動(dòng)摩擦及其他能量等帶動(dòng)的摩擦方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～6中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(2)中納米級氧化亞銅的加入比例為3～4g/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～6中所述的納米級氧化亞銅光照-機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，其特征在于步驟(1)中所述的對硝基苯類物質(zhì)廢水的濃度為60～100mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了納米級氧化亞銅光照－機(jī)械催化降解對硝基苯類物質(zhì)的方法，涉及水體中對硝基苯類物質(zhì)的降解方法。其步驟包括(1)將對硝基苯類物質(zhì)廢水置于反應(yīng)器中；(2)以0.50g/L～4g/L的比例加入納米級氧化亞銅；(3)在光源照射下，采用外加動(dòng)力使摩擦裝置與反應(yīng)器底面摩擦。采用本發(fā)明方法處理對硝基苯類物質(zhì)，濃度為20－100mg/L廢水中的對硝基苯類物質(zhì)催化降解率可達(dá)到70％以上，該方法簡單易行，材料易得，所需費(fèi)用較低，具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號C02F1/30GK1699201SQ20051003868
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月5日
發(fā)明者張愛茜, 孟楠, 韓朔睽, 陳允 申請人:南京大學(xué)