CN110292921A - 一种用于处理染料废水的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理染料废水的催化剂及其制备方法。所述催化剂的通式为KSbZnO3。所述方法以酒石酸锑钾和氧化锌为原料，在常温常压下混合均匀后研磨成粉末，将研磨得到的粉末放入马弗炉中，经煅烧后获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。所制得的催化剂能在常温常压，无光照射或氧化剂存在下有效地降解废水中的亚甲基蓝染料，且催化剂制备方法简单，催化降解效率高，工艺流程简单，无二次污染产生，并且运行费用低等特点，具有很高的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及到无机功能材料制备技术领域，特别涉及到一种用于处理染料废水的催化剂及其制备方法。
背景技术
目前有机染料废水已经成为主要的水体污染源之一。该废水具有水量大、浓度高、成分复杂、色度深和难降解等特点。大多数染料还具有毒性、致癌性、致畸和致突变的作用。亚甲基蓝是一种重要的有机化学合成阳离子染料，工业应用非常广泛。例如，可应用于麻、蚕丝织物、纸张的染色及竹、木的着色，应用于生物、细菌组织的染色以及应用于制造墨水等。亚甲基蓝在工业上的广泛应用也将导致含亚甲基蓝染料废水对水体的严重污染。目前有机染料废水的处理方法主要有生物法、混凝法、高级氧化技术、光催化法、吸附法及膜分离法等。生物法受pH值、温度、盐份和染料种类等因素的影响，使得生物法处理的效果不够理想。混凝法的运行费用较高，泥渣量大而且脱水困难，适用的pH值范围窄。高级氧化技术成本高，常用氧化剂也会表现出氧化能力不强、存在选择性氧化等缺点，而且处理过程中容易引入杂质造成二次污染。光催化法需要光源照射体系，在实际应用中受天气影响大。吸附法易受水中的悬浮物和油脂等影响，而且吸附剂用量大和费用高。膜分离法分为电渗析法、反渗透法、纳滤法和超滤法等，其中电渗析法、反渗透法、纳滤法的优点是染料去除率高，能回收废水中的染料，工艺简单，但是所用膜的成本较高，操作压力较大，造成膜法的能耗偏高，影响了其工业化应用。传统的超滤法由于膜孔径较大，难以去除低分子量的有机污染物。因此，开发一种简单而且高效处理亚甲基蓝染料废水的催化剂具有重要的意义。
现有技术公开了一项申请号为201210145478.4的专利申请“双层催化剂及其制备以及该催化剂在制备均酐中的应用”含有有效量活性组份V2O5、TiO2、P2O5、Na2O、MoO3、Sb2O3、其它金属的化合物及须晶分别经称量、配液、配喷涂浆液、喷涂在载体上、焙烧、冷却等工艺步骤制成催化剂E、G，将催化剂G、E分别置于原料混合气入口端及反应气出口端，在低空速、较低温度等条件下制备均酐，但是该催化剂组分繁多，制备工艺复杂，且制得的催化剂需在温度为400～430℃条件下使用，能耗高。
本专利申请的发明人在此之前公开了几项与本专利申请相关的现有技术，例如，申请号为201310014950.5的专利申请“一种处理亚甲基蓝染料废水的催化剂组合物的制备方法”和 申请号为201210474494.8 的专利“一种用于处理亚甲基蓝染料废水的催化剂组合物及其制备方法和应用”，这两项申请分别采用通式为K2O•Cr2O3•xMoO3(x=1～8)和Na2O•Cr2O3•xMoO3(x=1～8) 的三元复合氧化物作为催化剂降解亚甲基蓝染料废水，但二者降解时间均较长，需60分钟以上，另外催化剂所含稀有金属含量高，成本高。因此，仍有待开发出一种新型复合氧化物，在保证上述染料降解率的同时降低催化剂中稀有金属含量。而本发明专利申请也正是发明人基于前述工作的基础上进一步研究所作出的成果，开发出了另一种在常温常压，无光照射或氧化剂存在下的新型高效的用于处理废水中亚甲基蓝染料的钾锑锌复合氧化物催化剂。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，从而提供一种简单有效降解亚甲基蓝废水的催化剂及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明技术方案为：
一种用于处理染料废水的催化剂，所述催化剂的通式为KSbZnO3。
一种用于处理染料废水的催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1、原料的粉碎研磨：以酒石酸锑钾和氧化锌为原料，在常温常压下混合均匀后，在研钵中研磨成粉末；
2、催化剂的制备：将研磨得到的粉末放入马弗炉中，经煅烧后获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。
优选地，所述催化剂粉体中的钾元素、锑元素、锌元素的摩尔比为1：1：1。
优选地，所述方法中的煅烧是将研磨得到的粉末放入马弗炉中，在400℃− 900℃下煅烧5−15小时。
一种催化剂处理染料废水的使用方法，该方法包括将所述催化剂粉体悬浮于料废水中，在常温常压搅拌处理10−20 分钟。
所述催化剂处理染料废水的使用方法，按0.5-2.5g/L废水的比例加入所述催化剂，在搅拌下处理。
与现有技术相比，本发明涉及到的处理方法具有如下明显的优点和显著的进步：
1、本发明的催化剂制备方法简单，催化降解效率高，工艺流程简单，无二次污染产生，并且运行费用低等特点，具有很高的实际应用价值；
2、本发明制备的催化剂粉体活性高，去除污染物效果显著，能在较短的时间内快速而且高效降解污染物；
3、本发明采用的废水处理方法是在常温常压，无需光照或氧化剂存在下即可进行，工艺流程简单和成本低；
4、本发明的废水处理方法将污染物最终降解成无机小分子物质，从而避免了二次污染的产生。
具体实施方式
以下通过实施例进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
1、催化剂粉体的制备：称取4.14g酒石酸锑钾（即6.7×10-3mol），称取1.11g氧化锌（即1.3×10-2mol），将酒石酸锑钾和氧化锌在常温常压下混合均匀后，在研钵中研磨成粉末，将获得的粉末放入马弗炉中，在400℃温度下煅烧15小时后，获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。
2、催化剂粉体的使用：在体积为40 mL，浓度为10.0 mg/L的亚甲基蓝染料废水中加入按上述方法制备得到的催化剂粉体40 mg。于常温常压在搅拌作用下催化降解20 分钟，亚甲基蓝的降解率为87.60%。
实施例2
1、催化剂粉体的制备：称取4.14g酒石酸锑钾（即6.7×10-3mol），称取1.11g氧化锌（即1.3×10-2mol），将酒石酸锑钾和氧化锌在常温常压下混合均匀后在研钵中研磨成粉末，将获得的粉末放入马弗炉中，在550℃温度下煅烧10小时后，获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。
2、催化剂粉体的使用：在体积为40 mL，浓度为10.0 mg/L的亚甲基蓝染料废水中加入按上述方法制备得到的催化剂粉体40 mg。于常温常压在搅拌作用下催化降解10 分钟，亚甲基蓝的降解率为90.50%。
实施例3
1、催化剂粉体的制备：称取4.14g酒石酸锑钾（即6.7×10-3mol），称取1.11g氧化锌（即1.3×10-2mol），将酒石酸锑钾和氧化锌混合均匀后在研钵中研磨成粉末，将获得的粉末放入马弗炉中，在750℃温度下煅烧5小时后，获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。
2、催化剂粉体的使用：在体积为40 mL，浓度为10.0 mg/L的亚甲基蓝染料废水中加入按上述方法制备得到的催化剂粉体40 mg。于常温常压在搅拌作用下催化降解10 分钟，亚甲基蓝的降解率为91.00%。
实施例4
1、催化剂粉体的制备：称取4.14g酒石酸锑钾（即6.7×10-3mol），称取1.11g氧化锌（即1.3×10-2mol），将酒石酸锑钾和氧化锌混合均匀后在研钵中研磨成粉末，将获得的粉末放入马弗炉中，在900℃温度下煅烧5小时后，获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。
2、催化剂粉体的使用：在体积为40 mL，浓度为10.0 mg/L的亚甲基蓝染料废水中加入按上述方法制备得到的催化剂40 粉体mg。于常温常压在搅拌作用下催化降解10 分钟，亚甲基蓝的降解率为91.50%。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有制备方法和应用，除了互相排斥的特征和/或步骤、应用以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
以上所述仅是发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于处理染料废水的催化剂，其特征在于：所述催化剂的通式为KSbZnO3。
2.一种根据权利要求1所述的用于处理染料废水的催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
（1）原料的粉碎研磨：以酒石酸锑钾和氧化锌为原料，在常温常压下混合均匀后，在研钵中研磨成粉末；
（2）催化剂的制备：将研磨得到的粉末放入马弗炉中，经煅烧后获得通式为KSbZnO3的催化剂粉体。
3.根据权利要求2所述的用于处理染料废水的催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂粉体中的钾元素、锑元素、锌元素的摩尔比为1：1：1。
4.根据权利要求2所述的用于处理染料废水的催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法中的煅烧是将研磨得到的粉末放入马弗炉中，在400℃− 900℃下煅烧5−15小时。
5.一种利用权利要求1所述的催化剂处理染料废水的使用方法，其特征在于：该方法包括将所述催化剂粉体悬浮于染料废水中，搅拌处理10−20 分钟。
6.根据权利要求5所述的述催化剂处理蓝染料废水的使用方法，其特征在于：按0.5-2.5g/L废水的比例加入所述催化剂粉体，在常温常压搅拌下处理。
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| CN201910429082.4A Pending CN110292921A (zh) | 2018-11-21 | 2019-05-22 | 一种用于处理染料废水的催化剂及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07185540A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-25 | Nippon Shokubai Co Ltd | 廃水処理用吸着材およびその吸着材を用いた廃水の処理方法並びにその吸着材の再生方法 |
| CN1194626A (zh) * | 1995-08-29 | 1998-09-30 | 韩国科学技术研究院 | 废水催化氧化处理方法 |
-
2019
- 2019-05-22 CN CN201910429082.4A patent/CN110292921A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07185540A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-25 | Nippon Shokubai Co Ltd | 廃水処理用吸着材およびその吸着材を用いた廃水の処理方法並びにその吸着材の再生方法 |
| CN1194626A (zh) * | 1995-08-29 | 1998-09-30 | 韩国科学技术研究院 | 废水催化氧化处理方法 |
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