[發明專利]一種鐵酸鉍-碳納米管及其制備方法和用于處理有機染料廢水的方法

有效

• 申請號: 201110426881.X
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102489253A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 楊紹貴;陳泓哲;孫成;喻愷
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F103/30;C02F101/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，更具體地說，它涉及一種磁性吸附劑鐵酸鉍-碳納米管及其制備方法和使用該方法制得的鐵酸鉍-碳納米管快速處理有機染料廢水的方法。

背景技術

水資源同能源資源和耕地資源并稱為支撐我國經濟社會可持續發展的三大重要戰略資源。水資源的緊缺不僅來自水量的匱乏與不均，也包括水質性的破壞。隨著染料紡織工業的迅速發展，染料的品種和數量不斷增加,合成染料廠和印染廠每年都要排放大量的染料廢水,已經成為水系環境的重點污染源之一,?有效處理這些廢水是環境保護的必然要求，而染料廢水水質復雜,有機污染物含量高，pH值變化大，COD、BOD差別大，不易生化降解。

物理處理的方法如吸附，不會引入其他污染，但吸附后的處理或回用往往成為難題。化學氧化法可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時還對環境類激素等微量有害化學物質的處理方面有很大的優勢。普通的化學氧化存在多種弊端如：氧化降解速率不夠高，設備要求嚴苛，反應環境惡劣，對化學試劑的利用率不高，且容易造成二次污染等。同時，普通化學氧化法由于氧化能力差，反應具有選擇性，難以對污染物進行完全降解。高級氧化技術諸如水熱法、芬頓法、光催化法的出現克服了普通氧化法存在的不少問題，并以其獨特的優點越來越引起重視。高級氧化法最顯著的特點是以羥基自由基、超氧自由基或空穴為主要氧化劑與有機物發生反應，反應中生成的有機自由基可以繼續參加鏈式反應，進一步發生氧化分解反應直至降解為最終產物CO2和H2O,?從而達到氧化分解有機物的目的。與其他傳統的水處理方法相比，高級氧化法具有很多優點：反應速率快，氧化能力強，污染物降解完全（Chen,?C.;?Zhao,?W.;?Li,?J.;?Zhao,?J.;?Hidaka,?H.;?Serpone,?N.,?Formation?and?Identification?of?Intermediates?in?the?Visible-Light-Assisted?Photodegradation?of?Sulforhodamine-B?Dye?in?Aqueous?TiO2?Dispersion.?In?2002;?Vol.?36,?pp?3604.）。由于它是一種物理化學過程，很容易加以控制，以滿足處理需要；同普通的化學氧化法相比，高級氧化法能在很短時間內達到處理要求；既可作為單獨處理，又可與其他處理過程相匹配，如作為生化處理的預處理，可降低處理成本。但相應地往往具有能耗過高，不利于實用的缺點，同時也保留了化學方法可能造成二次污染的弱點。

因此，對高級氧化法進行一定程度上的改進，降低能耗，減少二次污染就成為一種極具利用價值的方法。以近年來受到廣泛關注的微波誘導反應為例，雖然有許多研究發現微波可以迅速降解污染物，但由于水分子具有較大的偶極矩，對微波有很強的吸收，因此利用微波方法直接進行廢水處理需要消耗大量的能量。利用微波處理固體物質如吸附劑或絮凝劑能避免微波能量被直接轉化為熱能。這個過程同時也是吸附劑活化的過程。與此同時，碳納米管作為良好的吸附材料，得到了廣泛的研究（Ji,?L.?L.;?Chen,?W.;?Duan,?L.;?Zhu,?D.?Q.?Mechanisms?for?strong?adsorption?of?tetracycline?to?carbon?nanotubes:?A?comparative?study?using?activated?carbon?and?graphite?as?adsorbents?In?2009;?Vol.?43,?pp?2322.），但其應用始終受限于回收上的難度以及直接排入水體中可能帶來的納米毒性。利用表面負載磁性物質如四氧化三鐵或鐵酸鉍等較穩定的磁性材料，能夠保證原有吸附能力的基礎上利用磁性回收納米材料。