[發(fā)明專利]一種能催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化劑組合物及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510964903.6
• 申請(qǐng)日: 2015-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN105618074A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周國(guó)華;湯橋橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/888
• 分類號(hào): B01J23/888;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能催化含亞甲基藍(lán)染料廢水的 催化劑組合物，尤其涉及一種能催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化劑組合物 K₂Ni(WO₄)₂及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

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、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、光 催化法、吸附法、膜分離法及高級(jí)氧化技術(shù)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；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。

在氧化技術(shù)法中，通常是采用由亞鐵離子和雙氧水組成的芬頓試劑降解有機(jī)染 料，原理是亞鐵離子催化雙氧水分解有機(jī)物，但該方法采用的亞鐵離子原料難以回收 而且存在二次污染等缺點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?01110058905.0的專利申請(qǐng)公開了一種可降解 MB工業(yè)廢水的Cu₂S催化劑的制備方法和應(yīng)用，該專利將二價(jià)銅與有機(jī)物4-氯-3-氨 基苯磺酸反應(yīng)制備銅有機(jī)配合物，然后以乙二醇和乙二胺為溶劑，加入銅有機(jī)配合物 和可溶性硫化物，在水熱反應(yīng)釜反應(yīng)6～48小時(shí)制得Cu₂S催化劑，但是Cu₂S催化雙 氧水降解亞甲基藍(lán)染料的時(shí)間是100分鐘，該方法存在催化劑Cu₂S制備方法復(fù)雜， 降解亞甲基藍(lán)時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。申請(qǐng)?zhí)枮?00510122782.7的專利公開了一種亞甲基藍(lán) 染料廢水處理方法及催化劑制備方法，該方法以溶劑熱法制備錳的納米結(jié)構(gòu)氧化物， 并催化雙氧水分解亞甲基藍(lán)染料，同樣存在催化劑制備復(fù)雜，降解亞甲基藍(lán)染料時(shí)間 長(zhǎng)等不足。

發(fā)明內(nèi)容

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， 提供一種簡(jiǎn)單有效的一種能催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化劑組合物及其 制備方法和應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)大量試驗(yàn)研究后獲得了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種能催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化劑組合物，是一種三元 復(fù)合氧化物，所述復(fù)合氧化物的通式為K₂Ni(WO₄)₂，所述復(fù)合氧化物可作為催化劑催 化雙氧水氧化降解廢水中的亞甲基藍(lán)染料。

上述所述的能催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，所 述方法包括如下步驟：

(1)將鉀化合物、鎳鹽、鎢酸鹽和檸檬酸依次加入水中，攪拌溶解，所述鉀化合 物中的鉀、鎳鹽中的鎳、鎢酸鹽中的鎢和檸檬酸的摩爾比為2：1：2：5～10；

(2)加入乙二醇，乙二醇加入量為檸檬酸摩爾數(shù)的3倍，攪拌10min后，加熱到 100℃～130℃，繼續(xù)攪拌形成凝膠；

(3)將凝膠在400℃～900℃下煅燒4～15小時(shí)，得到三元復(fù)合氧化物K₂Ni(WO₄)₂。

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的用于催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化 劑組合物的制備方法，其中步驟(3)中所述的煅燒溫度為550℃～700℃，煅燒時(shí)間 為7小時(shí)。

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的能催化降解含亞甲基藍(lán)染料廢水的三元催化劑組 合物的制備方法，步驟(1)中所述鉀化合物中的鉀、鎳鹽中的鎳、鎢酸鹽中的鎢和檸 檬酸的摩爾比為2：1：2：6。