[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

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• 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(xué)院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
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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(fù)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(xué)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(biāo)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(dǎo)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(fù)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(xué)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(dǎo)體納米復(fù)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。