[發(fā)明專利]一種超聲/光催化降解羅丹明B的方法及其裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710985952.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN107601617A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路瑩;霍明昕;景浩川;朱遂一;趙雅輝;于洪斌;李瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/36
• 分類號(hào): C02F1/36;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所11569
• 代理人: 劉奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)污染物降解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲/光催化降解羅丹明B的方法及其裝置。

背景技術(shù)

隨著染料與印染工業(yè)的日益興盛，其排放的廢水也成為當(dāng)前最主要的污染源之一。染料的生產(chǎn)絕大部分為人工合成的芳香族化合物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難降解，如果直接將其排放將會(huì)帶來嚴(yán)重的公共健康和水質(zhì)污染問題，其中羅丹明B(RhB)俗稱花粉紅，是一種具有鮮桃紅色的染料，具有較高的難降解性和易累積等特點(diǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)含有羅丹明B廢水的處理方法主要有物理法(吸附、混凝、萃取、膜技術(shù))、生物法、化學(xué)方法和光催化法。物理法在處理過程中效率較高，但僅僅是將污染物進(jìn)行了物相轉(zhuǎn)移而且后續(xù)處理問題突出；生物法運(yùn)行費(fèi)用低但周期較長(zhǎng)，而且對(duì)有毒物質(zhì)敏感，很容易導(dǎo)致微生物失活中毒；而化學(xué)方法處理時(shí)雖然可以通過化學(xué)反應(yīng)使污染物的化學(xué)性質(zhì)無害化或轉(zhuǎn)化成可分離的物質(zhì)去除，但在反應(yīng)過程中需添加大量的化學(xué)試劑，運(yùn)行成本高昂；光催化技術(shù)中常用的催化劑為BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑，但是仍然存在羅丹明B降解效率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超聲/光催化降解羅丹明B的方法，提高羅丹明B降解效率。

本發(fā)明提供了一種超聲/光催化降解羅丹明B的方法，包括以下步驟：

將羅丹明B溶液與BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑混合，得到懸浮液；

在超聲和曝氣條件下，對(duì)所述懸浮液進(jìn)行光照，實(shí)現(xiàn)羅丹明B的催化降解。

優(yōu)選地，所述羅丹明B溶液的濃度為5～30mg/L。

優(yōu)選地，所述羅丹明B溶液的體積與BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑的質(zhì)量比為100mL：10～100mg。

優(yōu)選地，所述BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑中Pt的質(zhì)量摻雜量為0.5～4％。

優(yōu)選地，所述超聲的功率為120～300W。

優(yōu)選地，所述曝氣的曝氣量為3.5～4.0L/min。

優(yōu)選地，所述光照的波長(zhǎng)為320～780nm。

優(yōu)選地，所述光照的時(shí)間為(0～120]min。

優(yōu)選地，所述懸浮液進(jìn)行光照前還包括：將所述懸浮液的pH值調(diào)節(jié)為3～9。

本發(fā)明還提供了一種用于上述技術(shù)方案所述超聲/光催化降解羅丹明B方法的裝置，包括冷凝水管、曝氣裝置、氙燈、超聲波發(fā)生器和光催化反應(yīng)容器，所述冷凝水管和光催化反應(yīng)容器位于超聲波發(fā)生器中，所述曝氣裝置位于光催化反應(yīng)器中，所述冷凝管的進(jìn)水口連接在光催化反應(yīng)容器的底部，所述冷凝管的出水口連接在光催化反應(yīng)容器的上部，所述氙燈固定于光催化反應(yīng)容器上方，所述光催化反應(yīng)容器中包含BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑。

本發(fā)明提供的超聲/光催化降解羅丹明B的方法，包括以下步驟：將羅丹明B溶液與BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑混合，得到懸浮液；在超聲和曝氣條件下，對(duì)所述懸浮液進(jìn)行氙燈光照，實(shí)現(xiàn)羅丹明B的催化降解。本發(fā)明中，利用超聲過程中水產(chǎn)生的自由基和H₂O₂分子，增加羅丹明B溶液中強(qiáng)氧化性物質(zhì)的量，加速羅丹明B的降解。此外，超聲產(chǎn)生的沖擊波和微射流可以分散BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑，減少BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑的團(tuán)聚，使BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑活性表面暴露出更多的催化位點(diǎn)，對(duì)催化劑有較強(qiáng)的活化作用。同時(shí)，微射流還能夠促進(jìn)BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑、羅丹明B、降解產(chǎn)物與水溶液四者之間的相互傳質(zhì)速率，使降解效率大幅度提升。實(shí)施例的數(shù)據(jù)表明，在超聲/光催化條件下降解120min后，羅丹明B的降解效率為99.5％，說明催化劑具有良好的光催化活性；循環(huán)6次后，BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑對(duì)羅丹明B的降解效率仍可達(dá)到94％，具有良好的可循環(huán)利用性。

并且，本發(fā)明提供的超聲/光催化降解羅丹明B的裝置簡(jiǎn)單，不需要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，操作容易。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例2中純BiVO₄和不同Pt摻雜量的BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑進(jìn)行XRD譜圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2純BiVO₄和3wt％BiVO₄/Pt復(fù)合催化劑的SEM譜圖；