[發明專利]一種石墨烯負載量子點催化降解烯酰嗎啉含酚廢水的方法

有效

• 申請號: 201710221810.3
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN106809940B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 趙興亞;楊志遠;于法鵬;楊冰雪
• 申請（專利權）人: 山東本源晶體科技有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J27/057;C02F101/34;C02F103/34
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙)37236
• 代理人: 李浩成

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種石墨烯負載量子點催化降解烯酰嗎啉含酚廢水的方法。

背景技術

酚是工業生產廢水中毒性高、難降解有機物之一，含酚廢水不僅嚴重污染環境，造成農業、漁業的損失，而且危害人類的健康，含酚廢水的治理得到世界各國的廣泛重視。目前國內外處理含酚廢水的常見方法主要有物理法、化學法和生化法及組合工藝等。酚類化合物成分比較復雜，如苯酚、甲酚、氯酚、對硝基苯酚等，所以含酚廢水處理難度大。

生化法大多采用酶催化，可以針對特定化學反應得蛋白質、RNA或其復合體，具有催化效率高、專一性強、作用條件溫和的特點，但是大多數酶的本質是蛋白質，這就造成了酶容易因外界條件的改變而失活，另外，酶的提取過程繁瑣，造價高，不能重復使用也成為限制酶使用的關鍵因素。

烯酰嗎啉是一類殺菌劑，主要用于防治葡萄等果樹上的霜霉病及晚疫病等；在烯酰嗎啉的生產過程中會用到大量的鄰苯二酚原料，所以后續生產中導致大量含酚廢水難以處理。

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個原子層厚度的準二維材料，所以又叫做單原子層石墨。它的厚度大約為0.335nm，根據制備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向寬度大約10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯，一維碳納米管，三維體向石墨）的基本結構單元。

量子點是由有限數目的原子組成，三個維度尺寸均在納米數量級。量子點一般為球形或類球形，是由半導體材料(通常由IIB～ⅥA或IIIA～VA元素組成)制成的、穩定直徑在2～20 nm的納米粒子。量子點是在納米尺度上的原子和分子的集合體，既可由一種半導體材料組成，如由IIB．VIA族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或IIIA．VA族元素(如InP、InAs等)組成，也可以由兩種或兩種以上的半導體材料組成。作為一種新穎的半導體納米材料，量子點具有許多獨特的納米性質。

未有文獻報道將量子點負載到石墨烯上來催化降解烯酰嗎啉含酚廢水的方法。

發明內容

本發明的目的是克服生化處理無法大規模使用解決含酚廢水處理的問題，提供一種石墨烯負載量子點催化降解烯酰嗎啉含酚廢水的方法。

根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種石墨烯負載量子點催化降解烯酰嗎啉含酚廢水的方法，包括以下步驟：

1）預處理：將烯酰嗎啉高含量含酚廢水采用活性炭纖維過濾，吸附去除機械雜質、凝膠狀固體和部分含酚物質得濾液；

2）催化氧化：向濾液中加入石墨烯負載量子點的催化劑、氧化劑攪拌反應，過濾去除石墨烯負載量子點的催化劑得處理后的低含量含酚廢水；

所述石墨烯負載量子點的催化劑由以下制備方法制備：

a)癸烯、醋酸鎘、醋酸鋅、月桂硫醇加入反應器中攪拌，100-120℃下加熱反應40-50min；按重量計算，癸烯：醋酸鎘：醋酸鋅：月桂硫醇=15:4:6:30；

b)向反應器中加入碲粉、硒粉和硫化鈉，升溫至150-160℃下反應20-30min；按重量計算，碲粉：硒粉：硫化鈉：醋酸鎘=3:2:1:4；

c)向反應器中加入巰基乙酸、聚乙烯醇，升溫至160-180℃下攪拌反應30-40min得巰基化量子點溶液；按重量計算，巰基乙酸：聚乙烯醇：醋酸鎘=22:56:7；本發明中碲粉、硒粉和硫化鈉與醋酸鎘、醋酸鋅作用生成CdS、CdSe、CdTe、CdSeS、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnSeS等混合的量子點核；然后這些混合的量子點核與巰基乙酸、聚乙烯醇相互作用生成巰基乙酸和聚乙烯醇結合的量子點；

d)巰基化量子點溶液中加入石墨烯粉末，160-180℃下攪拌反應30-40min；本發明中可以添加不同的石墨烯粉末從而達到不同負載量的催化劑，優選的石墨烯粉末用量為醋酸鎘用量的80-100倍；

e)降溫至室溫，向體系中加入庚烷沉降，然后過濾；

f)過濾出的產品在氮氣的氛圍下高溫煅燒得石墨烯負載量子點的催化劑。

優選的，催化氧化工序中，石墨烯負載量子點的催化劑用量為濾液重量的0.01%wt-10%wt；