[發(fā)明專利]基于Ag3PO4/Fe3O4/GO雙效催化劑的協(xié)同催化氧化反應(yīng)的組合水處理技術(shù)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811114560.4
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109179558A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金華;陳杰;劉治剛
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林化工學院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于環(huán)境催化水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO雙效催化劑的協(xié)同催化氧化反應(yīng)的組合水處理技術(shù)。該技術(shù)是以Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO作為雙效催化劑，在可見光照射和過硫酸鹽共同存在下，高效催化降解吸附在催化劑表面的廢水中的有機污染物。該技術(shù)大大提高了單一水處理技術(shù)的去除效率，同時克服了Fenton/TiO₂光催化組合技術(shù)只能吸收紫外光、pH應(yīng)用范圍窄、且產(chǎn)生二次污染等弊端。單次循環(huán)后催化劑可通過外加磁場快速分離回收，重復利用后仍可達到較好的去除效果，該技術(shù)在水處理領(lǐng)域具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境催化水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO雙效催化劑的協(xié)同催化氧化反應(yīng)的組合水處理技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，廢水的種類及數(shù)量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛，嚴重威脅人民身體健康和生命安全。因此，治理環(huán)境水污染已成為目前亟待解決的問題，而尋求有效的廢水處理新技術(shù)是解決這一問題的關(guān)鍵。相比于傳統(tǒng)的生物和物理化學水處理方法，近年出現(xiàn)并發(fā)展起來的“環(huán)境催化水處理技術(shù)”在去除水體中難降解有機污染物方面表現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢。其中的光催化氧化法和芬頓催化氧化法，因能耗低而被公認為是兩種“綠色催化水處理技術(shù)”。但是，由于廢水中難降解有機污染物種類與濃度的與日俱增，利用單一處理技術(shù)已經(jīng)無法達到令人滿意的效果。因此，組合式水處理技術(shù)愈加受到業(yè)界重視。這些組合技術(shù)構(gòu)成的混合氧化體系可能出現(xiàn)多種技術(shù)的“協(xié)同作用”，對目標污染物的去除率超過單獨應(yīng)用其中任何一種技術(shù)所得到的污染物去除率的總和。

Fenton/TiO₂光催化是最常見的組合技術(shù)。但是，傳統(tǒng)Fenton體系pH應(yīng)用范圍較窄，產(chǎn)生Fe(OH)₃鐵泥、造成二次污染，生成的?OH活性基團壽命極短（約為 10^-9s），且無選擇性，所以反應(yīng)較難控制。而基于Fe²⁺活化過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基（SO₄^??）的類芬頓高級氧化技術(shù)因其活性基團壽命更長，反應(yīng)更具選擇性，且能誘導產(chǎn)生?OH、形成雙自由基體系而成為高級氧化技術(shù)研究的新熱點。另外，傳統(tǒng)TiO₂光催化技術(shù)只能吸收波長小于380 nm的紫外光，光響應(yīng)范圍狹窄且量子效率較低，嚴重限制了它的實際應(yīng)用。而基于新型光催化劑磷酸銀（Ag₃PO₄)的光催化技術(shù)，可充分利用太陽光中的可見光分解水產(chǎn)生氧氣，進而將水體中的有機污染物氧化為CO₂和H₂O，其分解水產(chǎn)生氧氣的量子化效率高達90%。

石墨烯(graphene)作為新型碳納米材料的代表，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立刻掀起了新一輪碳納米復合材料的研究熱潮。由于其電子傳輸性能優(yōu)異，比表面積大，物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，對污染物分子的吸附能力強，該碳納米材料已成為理想的光催化劑載體。目前，被成功制備的各種基于新型碳納米材料的半導體納米復合光催化劑已取得了優(yōu)異的效果。這主要原因為：GO比表面積大，能夠快速吸附水溶液中的有機污染物，從而提高光催化效率；GO電子傳輸能力強，有效避免了光生電子?空穴的結(jié)合，提高光催化效能的同時也抑制了Ag⁺的還原，降低光腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，提高了材料的穩(wěn)定性。