水的50mL水熱爸中，于180°C下保持6h，取出后烘干待用。于5mL乙二醇中加入
0.24g五水硝酸祕攪拌0.5h，完全溶解后加入35mL異丙醇后繼續(xù)攪拌0.5h，再加入0.372g1-十六烷基三甲基咪唑離子液體攪拌Ih。將所得溶液倒入50mL水熱釜中并垂直放入經(jīng)預(yù)處理的載玻片，于160°C下保持Sh后自然冷卻。之后分別用去離子水及無水乙醇震蕩清洗載玻片表面lh，于400°C下焙燒4h，升溫速率為2°C /min,即可得到B1Br光催化薄膜。將上述制備好的B1Br薄膜放入盛有50mL甲醇的培養(yǎng)皿中(直徑14.5cm)，之后加入200mg/L AgNO3溶液，控制Ag/Bi摩爾比為3.0%。在365nm的紫外光(8W)下光還原15min，即可得到沉積Ag納米粒子的Ag/B1Br光催化薄膜。直接接觸式疏水性聚四氟乙稀蒸饋膜固定于邊框為有機玻璃的模塊中，薄膜的有效面積為66cm2，長11cm，寬6cm。孔隙率為80%，接觸角為145±5°。所采用Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。光催化反應(yīng)器外壁為石英玻璃，寬1.0cm，長26cm，高9cm。入水口在反應(yīng)器底部，出水口距離底部6.5cm，反應(yīng)器底部裝有卡槽以固定10片垂直放置的鍍有催化劑的載玻片，每片載玻片厚
1.2mm，長6.3cm，寬2.5cm。波長為420nm的LED光源(50W)直接照射載玻片兩側(cè)。反應(yīng)器與盛裝模擬染料廢水苦酮酸的儲水罐(容量為600mL)連接，且液面高于儲水罐以確保反應(yīng)器中水位恒定。采用兩臺循環(huán)栗分別帶動蒸餾膜兩側(cè)的污水及冷卻水進行循環(huán)。污水側(cè)的循環(huán)速率為20mL/min，溫度為10°C，冷卻水側(cè)的循環(huán)速率為20mL/min，溫度為10°C，即兩側(cè)溫差為(TC。將Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用于模擬染料廢水苦酮酸的處理。將550mL 10mg/L苦酮酸加入到儲水罐中，開動循環(huán)栗，暗吸附0.5h達到吸附平衡后開啟LED燈。間隔一定的時間后取樣并用紫外分光光度計檢測苦酮酸及無機離子的濃度變化。
[0043]圖2的TEM及mapping照片顯示本實施例焙燒后B1Br薄膜呈片層結(jié)構(gòu)，Ag納米粒子均勻分散在B1Br片層表面。圖3的XRD譜圖顯示本實施例為高結(jié)晶度的四方B1Br晶相，無雜質(zhì)生成。圖4的UV-Vis DRS譜圖中本實施例具有最佳的可見光吸收性能。主要是由于單質(zhì)Ag納米粒子的plasma效應(yīng)增強了催化劑對可見光的吸收。圖5的SEM照片顯示本實施例中的蒸餾膜具有均勻分布的孔道結(jié)構(gòu)，孔隙率為80%，接觸角為145±5°，為疏水性薄膜。圖6-7表明在無溫差的條件下本實施例較其它實施例對于處理苦酮酸具有更佳的性能。圖10表明本實施例在降解過程中較其它實施例可產(chǎn)生更少的硝酸根離子。圖11表明本實施例在降解過程中較其它實施例可產(chǎn)生更多的亞硝酸根離子。圖12表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生一定的銨根離子。圖13-15表明本實施例中硝酸根離子、亞硝酸根離子及銨根離子未滲透至冷卻水側(cè)。
[0044]實施例2
[0045]與實施例1中制備B1Br薄膜催化劑的方法相同，未沉積Ag粒子，其余內(nèi)容與實施例I相同。圖3中本實施例的XRD圖譜表明所得到的薄膜為高結(jié)晶度的四方B1Br晶相，無雜質(zhì)生成。圖4中本實施例的UV-vis DRS圖譜表明B1Br膜催化劑對可見光有一定的吸收能力。圖6及圖9中本實施例在無溫差的條件下對于苦酮酸具有一定的處理效果。圖10表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生一定的硝酸根離子。圖11表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生一定的亞硝酸根離子。圖12表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生最少的銨根離子。圖13-15表明本實施例中硝酸根離子、亞硝酸根離子及銨根離子未滲透至冷卻水側(cè)。
[0046]實施例3
[0047]將Ag/Bi的比率調(diào)變?yōu)?.5%，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖6中本實施例在無溫差的條件下對于苦酮酸具有一定的處理效果。
[0048]實施例4
[0049]將Ag/Bi的比率調(diào)變?yōu)?.5%，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖6中本實施例在無溫差的條件下對于苦酮酸具有一定的處理效果。
[0050]實施例5
[0051]將Ag/Bi的比率調(diào)變?yōu)?.0%，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖6中本實施例在無溫差的條件下對于苦酮酸具有一定的處理效果。
[0052]實施例6
[0053]將污水側(cè)的循環(huán)速率調(diào)變?yōu)?.0mL/min,其余內(nèi)容與實施例1相同。圖7中本實施例在無溫差的條件下對于苦酮酸具有一定的處理效果。
[0054]實施例7
[0055]將污水側(cè)的循環(huán)速率調(diào)變?yōu)?2mL/min，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖7中本實施例在無溫差的條件下對于苦酮酸具有一定的處理效果。
[0056]實施例8
[0057]將污水側(cè)的溫度調(diào)變?yōu)?0°C，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖8中本實施例較實施例I對于苦酮酸具有更高的處理效果，表明提高溫度有利于去除苦酮酸。
[0058]實施例9
[0059]將污水側(cè)的溫度調(diào)變?yōu)?0°C，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖8中本實施例較實施例I及實施例8對于苦酮酸具有更高的處理效果，表明進一步提高溫度有利于去除苦酮酸。圖10表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生一定的硝酸根離子。圖11表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生一定的亞硝酸根離子。圖12表明本實施例在降解過程中可產(chǎn)生最多的銨根離子。圖13-15表明本實施例中硝酸根離子、亞硝酸根離子及銨根離子未滲透至冷卻水側(cè)。
[0060]實施例10
[0061]將污水側(cè)的溫度調(diào)變?yōu)?5°C，其余內(nèi)容與實施例1相同。圖8中本實施例與實施例9對苦酮酸具有相似的處理效果，表明進一步提高溫度對提高去除苦酮酸的效率影響不大。
[0062]實施例11
[0063]將污水側(cè)的溫度調(diào)變?yōu)?0°C，其余內(nèi)容與實施例2相同。圖9中本實施例較實施例2對于苦酮酸具有更高的處理效果，表明提高溫度有利于去除苦酮酸。
[0064]實施例12
[0065]將污水側(cè)的溫度調(diào)變?yōu)?0°C，其余內(nèi)容與實施例2相同。圖9中本實施例較實施例2及實施例11對于苦酮酸具有更高的處理效果，表明提高溫度有利于去除苦酮酸。
[0066]實施例13
[0067]將污水側(cè)的溫度調(diào)變?yōu)?5°C，其余內(nèi)容與實施例2相同。圖9中本實施例較實施例2及實施例11-12對于苦酮酸具有更高的處理效果，表明進一步提高溫度有利于去除苦酮酸。
【主權(quán)項】
1.一種Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述光催化反應(yīng)器中將兩面生長Ag/B1Br光催化薄膜的載玻片垂直直立于卡槽并浸沒于溶液中，采用LED燈在玻璃兩面同時光照，提高光利用率。在膜蒸餾過程中使用聚四氟乙烯疏水性薄膜，使得蒸餾膜的滲透側(cè)得到純凈的水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述光催化反應(yīng)裝置還包括LED燈，置于光催化反應(yīng)器外部直接照射載玻片兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述LED燈的波長為420nmo4.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任意一項所述的Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，還包括膜蒸餾反應(yīng)器、滲透側(cè)栗、污水側(cè)栗、集水罐及儲水罐，且所述光催化反應(yīng)器設(shè)有一進水口和一出水口，且所述光催化反應(yīng)器的進水口設(shè)于所述光催化反應(yīng)器的底部，所述光催化反應(yīng)器的出水口設(shè)于所述光催化反應(yīng)器的頂部，反應(yīng)器與儲水罐連接，且液面高于儲水罐以確保反應(yīng)器中水位恒定。兩臺循環(huán)栗分別帶動蒸餾膜兩側(cè)的污水及冷卻水進行循環(huán)，并保持兩側(cè)的溫差以調(diào)變蒸汽壓差，使得污水中僅揮發(fā)的水蒸氣可通過聚四氟乙烯膜滲透至冷卻水側(cè)，并收集經(jīng)過分離的凈水。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述膜蒸餾反應(yīng)器設(shè)有蒸餾膜，且所述蒸餾膜為疏水性聚四氟乙烯薄膜，固定于邊框為有機玻璃的模塊中，薄膜的孔隙率為80%，接觸角為145±5°。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述Ag/B1Br薄膜通過以下方制備得到: (1)制備B1Br薄膜:于乙二醇中加入五水硝酸鉍攪拌，完全溶解后加入異丙醇后繼續(xù)攪拌，再加入1-十六烷基三甲基咪唑離子液體攪拌，將所得溶液倒入水熱釜中并垂直放入載玻片，于160°C下保持Sh后自然冷卻至室溫，用去離子水及無水乙醇震蕩清洗載玻片表面lh，于400°C下焙燒，載玻片升溫速率為2°C /min,即可得到B1Br薄膜； (2)制備Ag/B1Br薄膜:將步驟(I)制備好的B1Br薄膜放入盛有甲醇的培養(yǎng)皿中，之后加入AgNO3溶液，AgNO3溶液的加入量與步驟(I)中五水硝酸鉍加入量的比例為Ag/Bi摩爾比為O?6.0%，在365nm的紫外光下光還原，即可得到沉積Ag納米粒子的Ag/B1Br薄膜。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的Ag/B1Br光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟(I)中，載玻片通過以下方法進行前處理，將載玻片在重鉻酸鉀飽和溶液中浸泡3天，用去離子水沖洗并分別在去離子水和無水乙醇中超聲0.5h，于100°C烘干得到表面已去除雜質(zhì)的載玻片，將載玻片置于裝有去離子水的水熱釜中，于180°C下保持6h，取出后烘干待用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ag/BiOBr光催化-膜蒸餾反應(yīng)系統(tǒng)。所述光催化反應(yīng)器中將兩面附著光催化薄膜的載玻片垂直直立于卡槽并浸沒于溶液中，采用LED燈在玻璃兩面同時光照，提高光利用率。在膜蒸餾過程中使用聚四氟乙烯疏水性薄膜，使得蒸餾膜的滲透側(cè)得到純凈的水。載玻片表面生長的Ag/BiOBr薄膜可見光催化活性高、穩(wěn)定性好、可重復(fù)使用并解決了粉體催化劑難以回收以及易于堵塞薄膜孔道的問題。與單純的光催化過程相比，光催化與膜蒸餾技術(shù)的協(xié)同作用不僅顯著提高了有機污染物降解速率，同時使得水與有機物污染物及反應(yīng)產(chǎn)物高效分離，從而可得到干凈的水，本發(fā)明開發(fā)的光催化-膜蒸餾的協(xié)同技術(shù)拓展了廢水治理的研究領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C02F9/10
【公開號】CN105036436
【申請?zhí)枴緾N201510358697
【發(fā)明人】霍宇凝, 侯如靜, 尹海波, 高媛, 朱慧娟, 李和興
【申請人】上海師范大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月25日