降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的催化劑組合物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的催化劑組合物，尤其涉及一種可降解亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物Na20.ν205.Μο03催化劑及制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前有機(jī)染料廢水已經(jīng)成為主要的水體污染源之一。該廢水具有水量大、濃度高、成分復(fù)雜、色度深和難降解等特點(diǎn)。大多數(shù)染料還具有毒性、致癌性、致畸和致突變的作用。亞甲基藍(lán)是一種重要的有機(jī)化學(xué)合成陽(yáng)離子染料，工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。例如，可應(yīng)用于麻、蠶絲織物、紙張的染色及竹、木的著色，應(yīng)用于生物、細(xì)菌組織的染色以及應(yīng)用于制造墨水和色淀等。亞甲基藍(lán)在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用也將導(dǎo)致含亞甲基藍(lán)染料廢水對(duì)水體的嚴(yán)重污染。目前有機(jī)染料廢水的處理方法主要有生物法、混凝法、高級(jí)氧化技術(shù)、光催化法、吸附法及膜分離法等。生物法受PH值、溫度、鹽份和染料種類等因素的影響，使得生物法處理的效果不夠理想。混凝法的運(yùn)行費(fèi)用較高，泥渣量大而且脫水困難，適用的pH值范圍窄。一些氧化技術(shù)成本高，處理過(guò)程中容易引入雜質(zhì)造成二次污染。光催化法需要光源照射體系，在實(shí)際應(yīng)用中受天氣影響大。吸附法易受水中的懸浮物和油脂等影響，而且吸附劑用量大和費(fèi)用高。膜分離法分為電滲析法、反滲透法、納濾法和超濾法等，其中電滲析法、反滲透法、納濾法的優(yōu)點(diǎn)是染料去除率高，能回收廢水中的染料，工藝簡(jiǎn)單，但是所用膜的成本較高，操作壓力較大，造成膜法的能耗偏高，影響了其工業(yè)化應(yīng)用。傳統(tǒng)的超濾法由于膜孔徑較大，難以去除低分子量的有機(jī)污染物。因此，開發(fā)一種簡(jiǎn)單而且高效處理亞甲基藍(lán)染料廢水的催化劑具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的催化劑組合物及其制備方法和應(yīng)用，從而用來(lái)簡(jiǎn)單、高效的處理亞甲基藍(lán)廢水。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)研宄并摸索后獲得了如下技術(shù)方案:
[0005]一種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的催化劑組合物，其包括復(fù)合氧化物，所述復(fù)合氧化物的通式為Na20.V2O5.MoO3。
[0006]一種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，該方法包括如下步驟:以鈉鹽、五氧化二釩、鉬酸鹽和雙氧水為原料，在小于5°C的低溫下混合并攪拌至溶解，加熱至60°C至無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將所得沉淀經(jīng)煅燒后獲得通式為Na20.V2O5.MoO3的復(fù)合氧化物粉體。
[0007]優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的鈉鹽中的鈉、五氧化二釩、鉬酸鹽中的鉬的摩爾比為2:1:1 ;所述的雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%o
[0008]優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的鈉鹽選自如下的一種或多種:氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、硫酸氫鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、甲酸鈉、醋酸鈉、檸檬酸鈉。
[0009]優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的鉬酸鹽為鉬酸銨或/和鉬酸鈉。
[0010]優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的原料在冰水浴中攪拌溶解。
[0011 ] 優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述溶解后的原料在60°c水浴恒溫加熱下保溫反應(yīng)。
[0012]優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的干燥步驟是在沸水浴蒸發(fā)干燥。
[0013]優(yōu)選地，如上所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其中所述的煅燒步驟是將干燥的沉淀放入馬弗爐中在400°C?900°C溫度下煅燒6-8小時(shí)。
[0014]本發(fā)明的復(fù)合氧化物Na20.ν205.Μο03催化劑應(yīng)用于亞甲基藍(lán)廢水的處理方法是:以復(fù)合氧化物Na2O -V2O5.Μο03為催化劑，降解反應(yīng)條件為:亞甲基藍(lán)濃度在lmg/L?90mg/L范圍，處理每升亞甲基藍(lán)廢水的催化劑用量為0.5?4g。溶液體系處于常溫常壓狀態(tài)。當(dāng)亞甲基藍(lán)溶液體積為40mL，濃度為10mg/L時(shí)，在攪拌下加入催化劑0.lg，，催化降解10分鐘，亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到90%以上。殘余溶液顏色為無(wú)色。將殘余溶液替換為新的亞甲基藍(lán)溶液后再進(jìn)行催化劑再循環(huán)使用。結(jié)果表明，催化劑在第二次循環(huán)、第三次循環(huán)使用中的亞甲基藍(lán)染料的降解率都達(dá)到90.0%以上。
[0015]因此，本發(fā)明還利用上述催化劑組合物提供了一種降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，該方法包括按0.5?4.0g/L廢水的比例加入催化劑組合物，在攪拌下處理5-30分鐘。
[0016]本發(fā)明在常溫常壓，無(wú)需氧化劑，也無(wú)需光照射下就能有效處理亞甲基藍(lán)染料廢水。具有催化降解速度快而且效率高，工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染產(chǎn)生，并且運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及處理亞甲基藍(lán)染料廢水的方法具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)和顯著的進(jìn)步:
[0018](I)本發(fā)明的催化劑制備方法簡(jiǎn)單。
[0019](2)本發(fā)明的催化劑活性高，能在較短的時(shí)間內(nèi)快速而且高效降解污染物。
[0020](3)本發(fā)明的廢水處理方法在常溫常壓下即可進(jìn)行，工藝流程簡(jiǎn)單和成本低。
[0021](4)本發(fā)明的廢水處理方法無(wú)需使用氧化劑，也不需要采用任何光源照射降解體系O
[0022](5)本發(fā)明的催化劑可重復(fù)使用多次。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下通過(guò)實(shí)施例形式對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]稱取1.81g五氧化二釩(0.0lmol)于燒杯中，將它在冰水浴條件下加入40ml的10 %的雙氧水，然后加入1.06g無(wú)水碳酸鈉(0.0lmol)和1.77g四水合鉬酸銨(0.0014mol)，攪拌至其完全溶解后，加熱至60°C至無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將沉淀轉(zhuǎn)移至馬弗爐中煅燒。煅燒溫度為400°C，煅燒時(shí)間為7h。
[0026]取0.1克按上述方法制備得到的復(fù)合氧化物Na20.V2O5.MoO3催化劑加入體積為40mL、濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，于常溫常壓在攪拌作用下催化降解亞甲基藍(lán)10分鐘。然后，在離心機(jī)上離心10分鐘取上清液。采用分光光度計(jì)，在亞甲基藍(lán)最大吸收波長(zhǎng)處(660nm)測(cè)量吸光度。按吸光度-濃度工作曲線換算成亞甲基藍(lán)水溶液的濃度。當(dāng)降解時(shí)間為10分鐘時(shí)，亞甲基藍(lán)降解率為97.53%。
[0027]實(shí)施例2
[0028]稱取1.81g五氧化二釩(0.0lmol)于燒杯中，將它在冰水浴條件下加入40ml的10 %的雙氧水，然后加入1.06g無(wú)水碳酸鈉(0.0lmol)和1.77g四水合鉬酸銨(0.0014mol)，攪拌至其完全溶解后，加熱至60°C至無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將沉淀轉(zhuǎn)移至馬弗爐中煅燒。煅燒溫度為700°C，煅燒時(shí)間為7h。冷卻后取出備用。
[0029]取0.1克按上述方法制備得到的復(fù)合氧化物Na20.V2O5.MoO3催化劑加入體積為40mL、濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，于常溫常壓在攪拌作用下催化降解亞甲基藍(lán)10分鐘。然后，在離心機(jī)上離心10分鐘取上清液。采用分光光度計(jì)，在亞甲基藍(lán)最大吸收波長(zhǎng)處(660nm)測(cè)量吸光度。按吸光度-濃度工作曲線換算成亞甲基藍(lán)水溶液的濃度。當(dāng)降解時(shí)間為10分鐘時(shí)，亞甲基藍(lán)降解率為96.79%。
[0030]實(shí)施例3
[0031]稱取1.81g五氧化二釩(0.0lmol)于燒杯中，將它在冰水浴條件下加入40ml的10 %的雙氧水，然后加入1.06g無(wú)水碳酸鈉(0.0lmol)和1.77g四水合鉬酸銨(0.0014mol)，攪拌至其完全溶解后，加熱至60°C至無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將沉淀轉(zhuǎn)移至馬弗爐中煅燒。煅燒溫度為900°C，煅燒時(shí)間為7h。冷卻后取出備用。
[0032]取0.1克按上述方法制備得到的復(fù)合氧化物Na20.V2O5.MoO3催化劑加入體積為40mL、濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)廢水中，于常溫常壓在攪拌作用下催化降解亞甲基藍(lán)10分鐘。然后，在離心機(jī)上離心10分鐘取上清液。采用分光光度計(jì)，在亞甲基藍(lán)最大吸收波長(zhǎng)處(660nm)測(cè)量吸光度。按吸光度-濃度工作曲線換算成亞甲基藍(lán)水溶液的濃度。當(dāng)降解時(shí)間為10分鐘時(shí)，亞甲基藍(lán)降解率為93.12%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的催化劑組合物，其包括復(fù)合氧化物，其特征在于:所述復(fù)合氧化物的通式為Na20.V2O5.MoO3。2.—種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料廢水的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟:以鈉鹽、五氧化二釩、鉬酸鹽和雙氧水為原料，在小于5°C的低溫下混合并攪拌至溶解，加熱至60°C至無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥，將所得沉淀經(jīng)煅燒后獲得通式為Na20.V2O5.MoO3的復(fù)合氧化物粉體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的鈉鹽中的鈉、五氧化二釩、鉬酸鹽中的鉬的摩爾比為2:1:1 ;所述的雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的鈉鹽選自如下的一種或多種:氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、硫酸氫鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、甲酸鈉、醋酸鈉、檸檬酸鈉。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的鉬酸鹽為鉬酸銨或/和鉬酸鈉。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的原料在冰水浴中攪拌溶解。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述溶解后的原料在60°C水浴恒溫加熱下保溫反應(yīng)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的干燥步驟是在沸水浴蒸發(fā)干燥。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的復(fù)合氧化物的制備方法，其特征在于:所述的煅燒步驟是將干燥的沉淀放入馬弗爐中在400°C?900°C溫度下煅燒6-8小時(shí)。10.一種利用權(quán)利要求1所述催化劑組合物降解亞甲基藍(lán)染料廢水的方法，其特征在于:包括按0.5?4.0g/L廢水的比例加入催化劑組合物，在攪拌下處理5-30分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降解廢水中亞甲基藍(lán)染料的催化劑組合物及其制備方法和應(yīng)用。該催化劑組合物包括復(fù)合氧化物，所述復(fù)合氧化物的通式為Na2O·V2O5·MoO3，是以鈉鹽、五氧化二釩、鉬酸鹽和雙氧水為原料，在低溫下攪拌溶解，加熱到60℃至無(wú)氣泡產(chǎn)生，然后蒸發(fā)干燥、煅燒后獲得。制備的復(fù)合氧化物在常溫常壓，無(wú)需氧化劑，也無(wú)需光照射下就能有效地降解廢水中的亞甲基藍(lán)染料，具有制備簡(jiǎn)單快速，降解有機(jī)污染物速度快且效果顯著，處理成本低，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C02F1/00, B01J23/28
【公開號(hào)】CN104907064
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510356986
【發(fā)明人】周國(guó)華, 胡燕
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日