一種可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機功能材料制備技術領域，涉及可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合 物，尤其涉及可降解亞甲基藍廢水的三元復合氧化物Na 2V2SnO8催化劑及制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 目前有機染料廢水已經成為主要的水體污染源之一。該廢水具有水量大、濃度高、 成分復雜、色度深和難降解等特點。大多數(shù)染料還具有毒性、致癌性、致畸和致突變的作用。 亞甲基藍是一種重要的有機化學合成陽離子染料，工業(yè)應用非常廣泛。例如，可應用于麻、 蠶絲織物、紙張的染色及竹、木的著色，應用于生物、細菌組織的染色以及應用于制造墨水 和色淀等。亞甲基藍在工業(yè)上的廣泛應用也將導致含亞甲基藍染料廢水對水體的嚴重污 染。目前有機染料廢水的處理方法主要有生物法、混凝法、高級氧化技術、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?；炷ǖ倪\行費用較高，泥渣量大而且脫水困難，適用的pH值范圍窄。高級 氧化技術成本高，常用氧化劑也會表現(xiàn)出氧化能力不強、存在選擇性氧化等缺點，而且處理 過程中容易引入雜質造成二次污染。光催化法需要光源照射體系，在實際應用中受天氣影 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)點是染料 去除率高，能回收廢水中的染料，工藝簡單，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 有機污染物。因此，開發(fā)一種簡單而且高效處理亞甲基藍染料廢水的催化劑具有重要的意 義。
[0003] 本專利申請發(fā)明人在此之前公開了幾項與本專利申請相關的現(xiàn)有技術，例如，申 請?zhí)枮?01310014950. 5的專利申請"一種處理亞甲基藍染料廢水的催化劑組合物的制備 方法"和申請?zhí)枮?01210474494. 8的專利"一種用于處理亞甲基藍染料廢水的催化劑 組合物及其制備方法和應用"，這兩項申請分別采用通式為K20*Cr 203*xMo03(x=l~8)和 Na20*Cr 203*xM〇03(x=l~8)的三元復合氧化物作為催化劑降解亞甲基藍染料廢水，但二者 降解時間均較長，需60min以上，因此，仍有待開發(fā)出一種新型復合氧化物，在保證上述染 料降解率的同時，大幅度縮短降解時間，提高降解效率。而本發(fā)明專利申請也正是發(fā)明人基 于前述工作的基礎上進一步研宄所作出的成果。

【發(fā)明內容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題， 提供一種簡單有效降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物及其制備方法和應用。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過大量試驗研宄后獲得了如下技術方案： 一種可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物，是一種復合氧化物，所述復合氧化物的通 式為 Na2V2SnO8。
[0006] 本發(fā)明的還一目的在于提供一種上述所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物 的制備方法，所述方法包括如下步驟： (1) 將鈉鹽、礬鹽、錫鹽和檸檬酸依次加入水中，攪拌溶解，所述鈉鹽中的鈉、釩鹽中的 釩、錫鹽中的錫、檸檬酸和水的摩爾比為1 :1:〇.5 :4~10 :150~250 ; (2) 加入乙二醇，乙二醇加入量為檸檬酸摩爾數(shù)的4倍，攪拌IOmin后，加熱到100~ 130°C，繼續(xù)攪拌形成凝膠； (3) 將凝膠在300~1000°C下煅燒4~15小時，得到具有顆粒狀的三元復合氧化物 Na2V2SnO80
[0007] 優(yōu)選地，如上所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物的制備方法，其中步驟 (1)中所述鈉鹽中的鈉、釩鹽中的釩、錫鹽中的錫、檸檬酸和水的摩爾比為1 :1:〇.5: 5. 0: 167〇
[0008] 優(yōu)選地，如上所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物的制備方法，其中步驟（1) 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，如上所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物的制備方法，步驟（1)中所 述的釩鹽為偏釩酸銨或/和偏釩酸鈉。
[0010] 優(yōu)選地，如上所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物的制備方法，步驟（1)中所 述的錫鹽為四氯化錫或/和錫酸鈉。
[0011] 進一步優(yōu)選地，如上所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物的制備方法，其中 步驟（2)中所述加熱到的溫度為120°C。
[0012] 優(yōu)選地，如上所述可降解亞甲基藍廢水的催化劑組合物的制備方法，其中步驟（3) 中所述的煅燒溫度為400~900°C，煅燒時間為7小時。
[0013] 根據上述催化劑組合物降解亞甲基藍廢水的方法，包括將所述催化劑組合物懸濁 于亞甲基藍廢水中進行處理。
[0014] 上述所述降解亞甲基藍廢水的方法，優(yōu)選按0.5~4. Og/L廢水的比例加入所述復 合氧化物Na2V2SnO8，在攪拌下處理5~30分鐘。
[0015] 本發(fā)明的三元復合氧化物Na2V2SnO 8催化劑應用于亞甲基藍廢水的處理方法是： 以三元復合氧化物Na2V2SnO8S催化劑，降解反應條件為：亞甲基藍濃度在lmg/L~90mg/L 范圍，處理每升亞甲基藍廢水的催化劑用量為0.5~4g，溶液體系處于常溫常壓。當亞甲基 藍溶液體積為40mL，濃度為10mg/L時，在攪拌下加入催化劑0. 10g，催化降解10分鐘，亞甲 基藍的降解率達到90%以上。殘余溶液顏色為無色。將殘余溶液替換為新的亞甲基藍溶液 后再進行催化劑再循環(huán)使用。結果表明，催化劑在第二次循環(huán)、第三次循環(huán)使用中的亞甲基 藍染料的降解率都達到90. 0%以上。
[0016] 本發(fā)明在常溫常壓下，無需氧化劑，也無需光照射下能有效處理亞甲基藍染料廢 水。具有催化降解效率高，工藝流程簡單，無二次污染產生，并且運行費用低等特點，有很高 的實際應用價值。
[0017] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明涉及可降解亞甲基藍染料廢水的方法具有如下顯著的優(yōu) 點和顯著的進步： (1) 本發(fā)明的催化劑制備方法簡單； (2) 本發(fā)明的催化劑活性高，能在較短的時間內快速而且高效降解污染物； (3) 本發(fā)明的廢水處理方法在常溫常壓下即可進行，工藝流程簡單和成本低； (4) 本發(fā)明的廢水處理方法無需使用氧化劑，也不需要采用任何光源照射降解體系； (5) 本發(fā)明的催化劑可重復使用多次。
【具體實施方式】
[0018] 以下通過實施例形式對本發(fā)明的上述內容再作進一步的詳細說明，但不應將此理 解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內容所實現(xiàn)的技術均 屬于本發(fā)明的范圍。
[0019] 實施例1 將1.06g碳酸鈉（0.01mol)、2.37g偏釩酸銨（0.02mol)、3.50g五水四氯化錫 (O.Olmol)和21. Og梓檬酸（0? Imol)依次加入60mL (3.33 mol)蒸餾水中，攪拌溶解。加 入25.