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      一種光催化降解對乙酰胺基酚廢水的處理方法與流程

      文檔序號:11684632閱讀:393來源:國知局
      一種光催化降解對乙酰胺基酚廢水的處理方法與流程

      本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種光催化降解對乙酰胺基酚廢水的處理方法。



      背景技術(shù):

      酚類化合物及其衍生物是重要的化工原料和中間體,也是一種重要的有機污染物。很多行業(yè)如石油、煤化、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等工廠,都會產(chǎn)生各種酚類及其衍生物廢水。因此,含酚類廢水是一種來源廣泛的工業(yè)廢水。

      含酚廢水一直是國內(nèi)工業(yè)廢水處理的一個難題。盡管針對含酚廢水的處理已經(jīng)有報道:吸附法、萃取法、蒸汽法、混凝沉淀法等在內(nèi)的物化法以及包括焚燒法、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法等在內(nèi)的化學(xué)法。

      對乙酰胺基酚是用量較多的酚類化合物之一,是一種常用的解熱鎮(zhèn)疼藥,其解熱作用緩慢而持久。此外還可用于藥物撲炎痛的合成、作為有機合成中間體、照相用化學(xué)藥品和過氧化氫的穩(wěn)定劑等。目前,已成為全世界應(yīng)用最廣泛的藥物之一,也是我國原理藥中產(chǎn)量最大的品種之一,其需求量逐年遞增,然而每年,由于對乙酰胺基酚過量,急性肝功能衰竭(alf)的首要原因。該藥大部分在肝臟代謝,在大劑量使用該藥后,可逐漸耗竭體內(nèi)谷胱甘肽,導(dǎo)致肝中毒。因此,對乙酰胺基酚的產(chǎn)量和排放量都很大,能對人的神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)造成嚴重損害。因而對含有對乙酰胺基酚的有機廢水進行深入研究、研究其處理方法具有十分重要的意義。而目前并沒有對乙酰胺基酚廢水處理方法的相關(guān)報道。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      針對上述情況,為解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷,本發(fā)明之目的就是提供一種光催化降解對乙酰胺基酚廢水的處理方法,可有效解決難以生物降解的對乙酰胺基酚廢水的處理問題。

      本發(fā)明解決的技術(shù)方案是,采用硝酸鑭、硝酸鉍摻雜硝酸鋅制備出bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,加入含對乙酰胺基酚的廢水中,由堿性物質(zhì)或酸性物質(zhì)調(diào)ph值為4-7,在紫外光下照射160-180min,利用bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,在不添加其它催化劑的情況下,直接由單一的bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料氧化處理濃度為10-100mg/l的對乙酰胺基酚廢水,每50ml廢水bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料加入量為5-20mg,最后測試其降解率。

      所述的堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鉀的一種或兩種以上的混合物;酸性物質(zhì)為硫酸、鹽酸、硝酸的一種或兩種以上的混合物。

      所述的bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料是:將硝酸鋅加水攪拌溶解后,依次加入硝酸鉍和硝酸鑭,攪拌溶解,再滴加三乙醇胺1-10ml,持續(xù)攪拌10min,轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中,密封,160℃加熱反應(yīng)2h,冷卻,轉(zhuǎn)移到燒杯中,抽濾,用去離子水和乙醇依次洗滌,在80℃真空干燥箱烘干,得到一系列不同濃度bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,所述的硝酸鑭、硝酸鉍、硝酸鋅的質(zhì)量比為7-9︰5-7︰100-120。

      所述的硝酸鑭、硝酸鉍、硝酸鋅的質(zhì)量比為7.5︰5︰100。

      本發(fā)明不用人為添加其他催化物質(zhì),光催化反應(yīng)后,對乙酰胺基酚被降解,大部分已被礦化,去除率高,節(jié)能環(huán)保,是對乙酰胺基酚廢水處理方法上的創(chuàng)新。

      附圖說明

      圖1為本發(fā)明ph值的變化對降解率的影響示意圖。

      圖2為本發(fā)明對乙酰胺基酚初始濃度對降解率的影響示意圖。

      圖3為本發(fā)明bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料投加量對降解率的影響示意圖。

      具體實施方式

      以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細說明。

      實施例1

      本發(fā)明在具體實施中,包括以下步驟:

      1)首先制備bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,方法是,稱取2.97g硝酸鋅加入到50ml燒杯中,加入12ml蒸餾水,放到磁力攪拌器上攪拌,待固體溶解完,依次加入0.2g硝酸鉍和0.16g硝酸鑭,攪拌溶解,再滴加1ml三乙醇胺,持續(xù)攪拌10min,轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中,密封,160℃加熱反應(yīng)2h,冷卻,轉(zhuǎn)移到燒杯中,抽濾,用去離子水和乙醇依次洗滌,在80℃真空干燥箱烘干,得到一系列不同濃度bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料;

      2)采用上述制備的bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,在紫外光照射下催化降解水溶液中的對乙酰胺基酚,首先在光催化反應(yīng)器中加初始濃度(c0)為50mg/l的對乙酰胺基酚溶液100ml,向?qū)σ阴0坊尤芤褐屑尤?.5g/l的bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值至6,然后將反應(yīng)器移至紫外光照射下下輻照180min,催化降解對乙酰胺基酚,每隔5min,用移液槍取1ml含對乙酰胺基酚被催化降解的溶液(樣品),用高效液相色譜儀分析溶液中對乙酰胺基酚的濃度(ct)及反應(yīng)結(jié)束時對乙酰胺基酚的去除率。

      實施例2

      本發(fā)明在具體實施中,包括以下步驟:

      1)首先制備bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,方法是,稱取5g硝酸鋅加入到50ml燒杯中,加入14ml蒸餾水,放到磁力攪拌器上攪拌,待固體溶解完,依次加入0.3g硝酸鉍和0.35g硝酸鑭,攪拌溶解,再滴加3ml三乙醇胺,持續(xù)攪拌10min,轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中,密封,160℃加熱反應(yīng)2h,冷卻,轉(zhuǎn)移到燒杯中,抽濾,用去離子水和乙醇依次洗滌,在80℃真空干燥箱烘干,得到一系列不同濃度bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料;

      2)采用上述制備的bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,在紫外光照射下催化降解水溶液中的對乙酰胺基酚,首先在光催化反應(yīng)器中加初始濃度(c0)為60mg/l的對乙酰胺基酚溶液100ml,向?qū)σ阴0坊尤芤褐屑尤?.8g/l的bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料,加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值至6.5,然后將反應(yīng)器移至紫外光照射下下輻照180min,催化降解對乙酰胺基酚,每隔5min,用移液槍取1ml含對乙酰胺基酚被催化降解的溶液(樣品),用高效液相色譜儀分析溶液中對乙酰胺基酚的濃度(ct)及反應(yīng)結(jié)束時對乙酰胺基酚的去除率。

      本發(fā)明方法經(jīng)實地應(yīng)用和測試,與試驗測試結(jié)果相一致,表明方法穩(wěn)定可靠,降解對乙酰胺基酚廢水效果好,并通過試驗研究了單因素對降解率的影響,降解率(%)=(c0-ct)/ct×100%(c0、ct分別為反應(yīng)前后對乙酰胺基酚廢水的濃度)。具體試驗資料如下:

      1、ph值對降解率的影響

      固定照射時間140min,分別移取9個200ml50mg/l對乙酰胺基酚模擬廢水,調(diào)節(jié)其ph為3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,9.0,10.0,11.0后,投加摻雜bi/la的納米zno0.5g,在25℃條件下反應(yīng)140min,測定其吸光度,計算降解率。

      在ph處于3-6之間降解率幾乎成直線上升,當ph=6時,去除率達到峰值,為76%。說明隨著反應(yīng)溶液堿性的增強,摻雜bi/la的納米zno對對乙酰胺基酚的降解效果先上升后下降;在ph=6之后隨著ph值的繼續(xù)升高,降解率逐漸下降。因此,選擇ph=6時獲得最佳的降解率為76%(如圖1所示)。

      、紫外照射時間對降解率的影響

      隨著照射時間不斷增加,溶液中的對乙酰胺基酚濃度逐漸被降解,降解率也隨之升高,在t=140min時降解率最大,為71%。因此,廢水的紫外光照射時間為140min時效果較好。

      、對乙酰胺基酚初始濃度對降解率的影響

      bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料對不同濃度對乙酰胺基酚的降解率隨溶液濃度的升高逐漸下降,廢水濃度越小,降解效果也越好。原因可能在于:光催化反應(yīng)是一個表面反應(yīng),廢水中的小分子物質(zhì)會在催化劑表面吸附,從而影響反應(yīng)的進行;所以當對乙酰胺基酚廢水濃度較大時,催化劑表面的活性部位被占滿。因此,當溶液濃度越大時降解率反而會越?。ㄈ鐖D2所示)。

      、bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料投加量對降解率的影響

      當bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料投加量在0.4g時降解率最高,為85%。對乙酰胺基酚降解率隨bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料的投加量的增加,出現(xiàn)先增加后下降的趨勢。開始反應(yīng)時,隨著bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料的增加,反應(yīng)速率也增大,但是隨著投加量的增大,上升趨勢逐漸減緩。選擇投加量在0.4g時降解率最高,為85%(如圖3所示)。

      綜合以上試驗結(jié)果,可知,降解最佳條件為:調(diào)節(jié)廢水中乙酰胺基酚的初始濃度在50mg/l、廢水ph值在6,紫外光照射時間為140min,投加藥劑量0.4g/200ml時處理效果最佳。

      本發(fā)明有效解決了難以生物降解的對乙酰胺基酚廢水處理,本發(fā)明bi/la-納米氧化鋅復(fù)合材料對對乙酰胺基酚具有明顯的催化降解作用,光催化反應(yīng)后,對乙酰胺基酚被有效降解,大部分已被礦化,且對廢水中的乙酰胺基酚去除率高達85%以上,達到預(yù)處理的目的,并且制備方法簡單,節(jié)能環(huán)保,經(jīng)濟和社會效益巨大,具有良好的應(yīng)用和推廣價值。

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