[發明專利]一種利用光陽極活化硫酸鹽處理廢水并副產氫氣的方法

在審

• 申請號: 201811126630.8
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109133259A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 時鵬輝;嚴瑾;楊玲霞;岑菁;范金辰;閔宇霖;徐群杰
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/461;C02F1/72;C25B11/06;C25B1/04;C02F101/30
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種利用光陽極活化硫酸鹽處理廢水并副產氫氣的方法，該方法為：以釩酸鉍材料作為光陽極，與陰極材料、氙氣燈一起組成光電催化降解體系，對光電催化反應器中的廢水進行光電催化降解，廢水中含有硫酸鹽。與現有技術相比，本發明以釩酸鉍材料作為光陽極，產生活性氧化物質，與陰極材料相配合，對廢水中含有的硫酸鹽進行活化，產生硫酸根自由基，以強化光電催化降解廢水中污染物的效率，同時陰極電解水還原產氫，提高產氫性能，操作簡便，效率高；毋須外加PMS強氧化劑而直接從含硫酸鹽的廢水中產生硫酸根自由基，大幅提高了與羥基自由基的協同催化性能。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，涉及一種利用光陽極活化硫酸鹽處理廢水并副產氫氣的方法。

背景技術

釩酸鉍(BiVO₄)是一種重要的P-型半導體材料，因其帶隙窄，波長響應范圍寬，可作為光催化劑，用在光催化產氫、去除廢水中難降解有毒有機污染物等方面。但是，釩酸鉍的光生電子和空穴對遷移及分離較難、表面吸附性能差，導致其光催化性能受到受到較為嚴重的制約。

在廢水處理領域中，傳統的高級氧化技術是產生作為活性物質的羥基自由基來降解污染物，而基于硫酸根自由基的高級氧化技術近年來也不斷發展。目前，硫酸根自由基是通過外加過一硫酸鹽(PMS)等過硫酸鹽來產生硫酸根自由基，但這些過硫酸鹽的成本較高，限制了該技術的進一步應用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種利用光陽極活化硫酸鹽處理廢水并副產氫氣的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種利用光陽極活化硫酸鹽處理廢水并副產氫氣的方法，該方法為：以釩酸鉍材料作為光陽極，與陰極材料、氙氣燈一起組成光電催化降解體系，對光電催化反應器中的廢水進行光電催化降解，所述的廢水中含有硫酸鹽。釩酸鉍材料是一種具有光催化性能的光催化劑。硫酸鹽包括硫酸鉀、硫酸鈉等。

進一步地，所述的釩酸鉍材料的制備方法包括以下步驟：

1)將硝酸鉍加入至碘化鉀溶液中，之后加入對苯醌的乙醇溶液，得到電解液；

2)以FTO導電玻璃為工作電極，Ag/AgCl為參比電極，Pt為對電極，對FTO導電玻璃進行恒電位沉積，得到電極材料；

3)將釩前驅液置于電極材料上，高溫退火后，即得到所述的釩酸鉍材料。制備得到的釩酸鉍材料具有優良的光催化性能和穩定性，結合陰極材料，共同強化有機污染物的降解。

進一步地，步驟3)中，所述的釩前驅液包括乙酰丙酮釩或五氧化二釩。

進一步地，步驟3)中，所述的高溫退火過程中，退火溫度為300-550℃。

進一步地，所述的陰極材料包括Pt、FeNiP-NF或石墨中的一種。

進一步地，所述的FeNiP-NF的制備方法包括以下步驟：

1)將泡沫鎳置于含有NH₄F、尿素、硝酸鎳及硝酸鐵的混合物中，并于100-140℃下反應8-10h，得到NiFe-NF；

2)將NiFe-NF與次磷酸鈉混合后，在290-310℃下退火2-4h，即得到所述的FeNiP-NF。

作為優選的技術方案，所述的FeNiP-NF的制備方法包括以下步驟：

1)將泡沫鎳置于含有4mmoLNH₄F、10mmoL尿素、2.8mmoL硝酸鎳及1.2mmoL硝酸鐵的混合物中，于45mL反應釜120℃下水熱9h，得到NiFe-NF；