專利名稱：一種PW₁₁Fe/D301R固體光催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬水污染控制領(lǐng)域，涉及一種催化劑，具體是一種應(yīng)用于水處理的PW11Fe/ D30IR固體光催化劑。
背景技術(shù)：
隨著社會城市化、工業(yè)化進程的加快，廢水的產(chǎn)生和排放逐年增加，已嚴重威脅到我們的生活環(huán)境，再加上水資源的日益枯竭，水處理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已逐漸引起重視，廢水的處理和再利用可大大緩解水資源緊張的局勢。高級氧化技術(shù)在處理廢水方面具有很大的潛力，光芬頓體系(Fe3+或Fe2+/H202/UV) 由于其能夠產(chǎn)生強氧化性的HO ·活性物種，可以將有毒或難降解的有機污染物礦化成為對環(huán)境無污染的CO2和H2O,是一種環(huán)境友好的綠色催化新工藝，具有簡單、快速、易于操作等優(yōu)點，受到水處理領(lǐng)域的普遍關(guān)注。目前，應(yīng)用光芬頓體系處理廢水時僅能利用紫外光，在可見光范圍沒有響應(yīng)，且對水的PH值要求較高(小于3. 5)，并存在著催化劑難以分離與回收的缺點，易造成二次污染，嚴重制約了其在實際中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種PWnFe/D301R固體光催化劑， 利用PW11Fe [PW11O39Fe(III) (H2O)4_，弱酸性多陰離子受光子激發(fā)發(fā)生荷移躍遷，導(dǎo)致與 Fe (III)配位的H2O分子被氧化，生成強氧化性的HO ·，從而將廢水中一般氧化劑或微生物難以分解的有機污染物氧化分解和礦化為CO2和H2O,達到去除水體有機污染物的目的。本發(fā)明得到的PWnFe/D301R固體光催化劑具有活性高、穩(wěn)定性好、適用性廣、可反復(fù)使用等優(yōu)點。本發(fā)明通過離子交換和靜電吸附作用，使弱酸性多陰離子PW11Fe [PW11O39Fe(III) (H2O) 4_牢固地吸附在弱堿性陰離子交換樹脂D301R表面形成PWnFe/D301R固體光催化劑，其活性成分PW11Fe在紫外光、可見光區(qū)均有吸收(圖I)，光照時，PW11Fe受激，發(fā)生 HOMO(Od) — LUMO紫外光激發(fā)，波長200 350nm荷移躍遷或HOMO(Od) — dFe(III)可見光激發(fā)，波長400 538nm荷移躍遷，導(dǎo)致與Fe (III)配位的H2O分子被氧化，F(xiàn)e(III)被還原。還原態(tài)的Fe(II)不穩(wěn)定，迅速將溶液中溶解的分子氧(O2)還原為HOO ·、H2O2乃至羥基自由基HO ·，F(xiàn)e (II)則被氧化恢復(fù)為Fe (III)而構(gòu)成光催化循環(huán)。HO ·具有很強的氧化性，可以氧化分解許多一般氧化劑或微生物難以分解的有機物，從而實現(xiàn)處理廢水的目的。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一種PWnFe/D301R固體光催化劑，是將Na4PW11O39Fe (III) (H2O)溶解在水中使其濃度為40 60mmol/L,在溶液中加入40 60g/L的D301R,于室溫下磁攪拌22 26h,過濾， 將吸附PW11Fe達到飽和的D301R固體顆粒于45 55°C的烘箱中烘干即可得到PWnFe/D301R 固體光催化劑。I、可見光催化降解羅丹明B(RhB)
圖2表明，10 μ mol · Γ1的RhB水溶液，在200W金鹵燈照射下120min，RhB的濃度基本沒有變化(曲線a)，加入O. 3g D301R,同樣照射120min，RhB的濃度也基本不變(曲線 b);加入O. 3gPffnFe/D301R,若溶液在暗處放置120min，RhB的濃度不變(曲線c)，但若置于 200W金鹵燈下照射，RhB的濃度迅速下降，大約50min，RhB的濃度就趨近于零(曲線d)，降解率達100%。圖3表明，盡管水溶液中RhB的濃度增加，但在PWnFe/D301R的可見光催化作用下，RhB也能迅速降解，只是隨著RhB濃度的增加，達到100%降解所需要的時間將延長。圖4顯示了溶液pH對PWnFe/D301R可見光催化降解RhB的影響。圖4表明，在
2.5 7. O的pH范圍內(nèi)，PffnFe/D301R都能有效地光催化降解RhB，但在酸度較大的情況下， RhB降解的速率要快一些。2、催化劑的穩(wěn)定性應(yīng)用PWnFe/D301R固體光催化劑進行循環(huán)使用實驗，結(jié)果如圖5所示。圖5表明， PWnFe/D301R重復(fù)使用7次后，其光催化活性幾乎不變。本發(fā)明制備方法簡單，操作簡便，利用PW11Fe受光子激發(fā)發(fā)生荷移躍遷，生成強氧化性的HO ·，從而有效地將廢水中一般氧化劑或微生物難以分解的有機污染物氧化分解和礦化，且活性高、穩(wěn)定性好、易分離、可反復(fù)使用、可有效利用太陽光能、節(jié)能低耗，具有現(xiàn)實意義。


圖I是PW11Fe的紫外光㈧和可見光⑶吸收光譜。圖2是不同條件下RhB水溶液光催化降解的c/c0 t曲線(a) 10 μ mol *L_1 RhB, 200W 金鹵燈；(b) 10 μ mol · L-1 RhB+0. 3g D301R, 200W 金鹵燈；(c) 10 μ mol · Γ1 RhB+0. 3g PffnFe/D301R,暗處；(d) 10 μ mol · Γ1 RhB+0. 3g PffnFe/D301R, 200W 金鹵燈。圖3是不同初始濃度RhB光催化降解的c/c0 t曲線(a) 10 μ mol · L-1 ； (b) 20 μ mol · Γ1 ； (C) 35 μ mol · Γ1 ;其它反應(yīng)條件:0. 3gPffnFe/D301R, 200W 金鹵燈。圖4是溶液pH對RhB光催化降解的影響。反應(yīng)條件10μπιο1 Γ1 RhB+0. 3g Pff11Fe/ D301R，200W 金鹵燈。圖5是催化劑的循環(huán)使用實驗。10 μ mol .171 RhB+0. 3g PWnFe/D301R，200W金鹵燈。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例一稱取Na4PW11O39Fe(III) (H2O)溶解在水中使其濃度為42mmol/L，在溶液中加入 45g/L的D301R，于室溫下磁攪拌22h，過濾，將吸附PW11Fe達到飽和的D301R固體顆粒于 45°C的烘箱中烘干即可得到PWnFe/D301R固體光催化劑。實施例二稱取Na4PW11O39Fe(III) (H2O)溶解在水中使其濃度為50mmol/L，在溶液中加入48g/L的D301R，于室溫下磁攪拌24h，過濾，將吸附PW11Fe達到飽和的D301R固體顆粒于 48°C的烘箱中烘干即可得到PWnFe/D301R固體光催化劑。實施例三稱取Na4PW11O39Fe (III) (H2O)溶解在水中使其濃度為58mmol/L溶液，在溶液中加入56g/L的D301R，于室溫下磁攪拌25h，過濾，將吸附PW11Fe達到飽和的D301R固體顆粒于 52°C的烘箱中烘干即可得到PWnFe/D301R固體光催化劑。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種PWnFe/D30IR固體光催化劑，其特征是將Na4PW11O39Fe (III) (H2O)溶解在水中使其濃度為40 60mmol/L，在溶液中加入40 60g/L的D301R，于室溫下磁攪拌22 26h， 過濾，將吸附PW11Fe達到飽和的D301R固體顆粒于45 55°C的烘箱中烘干即可得到PW11Fe/ D30IR固體光催化劑。
全文摘要
本發(fā)明屬水污染控制領(lǐng)域，具體是一種PW11Fe/D301R固體光催化劑，是將Na4PW11O39Fe(III)(H2O)溶解在水中，在溶液中加入D301R，于室溫下磁攪拌22～26h，過濾，將吸附PW11Fe達到飽和的D301R固體顆粒于45～55℃的烘箱中烘干即可得到PW11Fe/D301R固體光催化劑。本發(fā)明制備方法簡單，操作簡便，利用PW11Fe受光子激發(fā)發(fā)生荷移躍遷，生成強氧化性的HO·，從而有效地將廢水中一般氧化劑或微生物難以分解的有機污染物氧化分解和礦化，且活性高、穩(wěn)定性好、易分離、可反復(fù)使用、可有效利用太陽光能、節(jié)能低耗，具有現(xiàn)實意義。
文檔編號C02F1/32GK102600902SQ20121003053
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者華英杰, 王崇太 申請人:海南師范大學(xué)