本發(fā)明屬于水體凈化領(lǐng)域，涉及一種高效率的光催化降解有機染料的方法。

背景技術(shù)：

地下水中的一些有機污染物具有很高的毒性甚至會對水生生物和包括人類和其他陸生生物產(chǎn)生致死作用。越來越多的證據(jù)表明，電鍍、紡織工業(yè)、化妝品、藥品等行業(yè)向水體中排放的有機污染物是腎臟、肝臟及膀胱癌等發(fā)病率升高的主要原因。甲基藍(MB)和甲基橙(MO)是比較常見的有機污染物，具有復雜的芳香族分子結(jié)構(gòu)，通常對光、熱或氧化劑具有穩(wěn)定性，非常難從廢水中分離、降解。常規(guī)的去除廢水中染料有機物的處理技術(shù)包括化學沉淀、生物氧化、臭氧氧化及光催化?，F(xiàn)今大多數(shù)研究者都致力于開發(fā)環(huán)保吸附劑以求通過簡單的吸附作用去除水體中的有機污染物。例如，Das等人合成負載羥基(-OH)的氧化鐵納米顆粒獲得較高的吸附性能。最近的研究中，一些新興的納米材料表現(xiàn)出良好的吸附性能，如已有研究表明過渡金屬氧化物(Fe、Co和Ni)納米顆?？梢杂行У膹膹U水中去除MB。但是吸附材料成本較高且難以從水溶液中去除，限制了其在實際中的應用。

上述常規(guī)技術(shù)都具有程序復雜且去除效率低的缺陷，為提高光利用率，加快平均反應速率，快速高效降解有機污染物，避免常用處理方法的缺點，亟需為廢水凈化處理提供一種新途徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光催化降解有機染料的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

一種光催化降解有機染料的方法，包括如下步驟：

1)使用催化降解有機染料裝置，所述裝置包括反應器1，反應器內(nèi)設(shè)置有攪拌器2，泵6與通氣管7的一端連接，通氣管的另一端設(shè)置在反應器的底部，在反應器外設(shè)置外罩筒2，外罩筒的頂壁上設(shè)置有通光孔3，在外罩筒通光孔的上方設(shè)置有光源4，在外罩筒的內(nèi)表面設(shè)置有波紋狀凸起，在外罩筒的外表面設(shè)置有吸光材料層；排水管8貫穿反應器的側(cè)壁下部和外罩筒側(cè)壁下部設(shè)置；

2)將含有有機染料的廢水放入反應器中，加入光催化劑，黑暗中攪拌50-70min；啟動光源，持續(xù)攪拌，通入空氣，光催化降解有機染料。

光催化劑為納米二氧化鈦，納米氧化鋅或納米氧化錫。

光催化劑和含有有機染料的廢水的比例為8-10mg:30ml。

光源為功率≥30W的鹵鎢燈或鎢燈或氙燈。

通入空氣的速度為2-5cm³/s。

本發(fā)明所全用的裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，增加光反射、減少光損失并為光催化反應提供足夠的氧氣用于有機物降解，本發(fā)明的方法能使有機染料光催化降解效率大大提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所用催化降解有機染料裝置示意圖。

圖2為實施例1降解前后MB的吸收光譜圖。

圖3為實施例2降解前后MB的吸收光譜圖。

圖4為實施例3降解前后MB的吸收光譜圖。

具體實施方式

二氧化鈦催化劑，型號EFUT-N01-W，上海依夫?qū)崢I(yè)有限公司；

納米氧化鋅，型號本發(fā)明的催化劑：

404，廣州長?；げ牧嫌邢薰?；

納米氧化錫，型號ST-O-008，上海水田材料科技有限公司。

上面公開催化劑的來源是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，但并不對其進行限制，其它催化劑，以及其它企業(yè)生產(chǎn)的與上述催化劑性質(zhì)相似的催化劑可以用于本發(fā)明，均屬于本發(fā)明的保護范圍。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例1

一種光催化降解有機染料的方法，包括如下步驟：

1)使用催化降解有機染料裝置，所述裝置包括反應器1，所述反應器內(nèi)設(shè)置有攪拌器2，泵6與通氣管7的一端連接，通氣管的另一端設(shè)置在反應器的底部，在反應器外設(shè)置外罩筒2，外罩筒的頂壁上設(shè)置有通光孔3，在外罩筒通光孔的上方設(shè)置有光源4，在外罩筒的內(nèi)表面設(shè)置有波紋狀凸起,增加粗糙度以增強光反射率，在外罩筒的外表面設(shè)置有吸光材料層(纏繞黑色膠布減少透光率)；排水管8貫穿反應器的側(cè)壁下部和外罩筒側(cè)壁下部設(shè)置；

光源4為功率＝30W的鹵鎢燈；

2)將含有有機染料的廢水30mL(濃度10mg/L的甲基藍(MB)水溶液)放入反應器中，加入9mg納米二氧化鈦，黑暗中攪拌60min；啟動鹵鎢燈，持續(xù)攪拌，以2cm³/s的速率通入空氣，為光催化降解有機染料反應提供充足氧氣，光催化降解有機染料反應10min。

取步驟2)獲得的液體，取樣3mL,在6000rpm離心后，取上清液標記為M₅；

(濃度為10mg/L的MB水溶液，標記為M₀)

用紫外-可見分光光度計分別檢測M₀、M₅于190～1100nm處吸收光譜，如圖2所示。

圖2中普通體系M₅的降解有機染料的步驟1)裝置由本實施例步驟1)裝置中的30W的鹵鎢燈光源和反應器組成，不含外罩筒、通氣管和泵；步驟2)將含有有機染料的廢水30mL(濃度10mg/L的甲基藍(MB)水溶液)放入反應器中，加入9mg納米二氧化鈦，黑暗中攪拌60min；啟動鹵鎢燈，持續(xù)攪拌，不通入空氣，光催化降解有機染料反應10min。

從圖2可以看出，本發(fā)明的方法，10min內(nèi)降解效率為普通體系的1.67倍。

實施例2

一種光催化降解有機染料的方法，包括如下步驟：

1)使用催化降解有機染料裝置，同實施例1步驟1)，其中的光源4為功率＝50W的鹵鎢燈；

2)將含有有機染料的廢水30mL(濃度10mg/L的甲基藍(MB)水溶液)放入反應器中，加入8mg納米氧化鋅，黑暗中攪拌70min；啟動鹵鎢燈，持續(xù)攪拌，以3cm³/s的速率通入空氣，為光催化降解有機染料反應提供充足氧氣，光催化降解有機染料反應10min。

取步驟2)獲得的液體，取樣3mL,在6000rpm離心后，取上清液標記為M₅；

(濃度為10mg/L的MB水溶液，標記為M₀)

用紫外-可見分光光度計分別檢測M₀、M₅于190～1100nm處吸收光譜，如圖3所示。

圖3中普通體系M₅的降解有機染料的步驟1)裝置由本實施例步驟1)裝置中的50W的鹵鎢燈光源和反應器組成，不含外罩筒、通氣管和泵；步驟2)將含有有機染料的廢水30mL(濃度10mg/L的甲基藍(MB)水溶液)放入反應器中，加入8mg納米氧化鋅，黑暗中攪拌70min；啟動鹵鎢燈，持續(xù)攪拌，不通入空氣，光催化降解有機染料反應10min。

從圖3可以看出，本發(fā)明的方法，10min內(nèi)降解效率為普通體系的1.72倍。

實施例3

一種光催化降解有機染料的方法，包括如下步驟：

1)使用催化降解有機染料裝置，同實施例1步驟1)，其中的光源4為功率＝50W的鎢燈；

2)將含有有機染料的廢水30mL(濃度10mg/L的甲基藍(MB)水溶液)放入反應器中，加入10mg納米氧化錫，黑暗中攪拌50min；啟動鎢燈，持續(xù)攪拌，以5cm³/s的速率通入空氣，為光催化降解有機染料反應提供充足氧氣，光催化降解有機染料反應10min。

取步驟2)獲得的液體，取樣3mL,在6000rpm離心后，取上清液標記為M₅；

(濃度為10mg/L的MB水溶液，標記為M₀)

用紫外-可見分光光度計分別檢測M₀、M₅于190～1100nm處吸收光譜，如圖4所示。

圖3中普通體系M₅的降解有機染料的步驟1)裝置由本實施例步驟1)裝置中的50W的鎢燈光源和反應器組成，不含外罩筒、通氣管和泵；步驟2)將含有有機染料的廢水30mL(濃度10mg/L的甲基藍(MB)水溶液)放入反應器中，加入10mg納米氧化錫，黑暗中攪拌50min；啟動鎢燈，持續(xù)攪拌，不通入空氣，光催化降解有機染料反應10min。

從圖4可以看出，本發(fā)明的方法，10min內(nèi)降解效率為普通體系的1.79倍。

實驗證明，用50W的氙燈替代本實施例50W的鎢燈，其它同本實施例，對有機染料的降解效率與本實施例相似。