[发明专利]去除水体中有机酚类污染物和六价铬的光化学方法及所用催化剂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种利用可见光激发光催化剂同时去除废水中高毒性的有机酚类污染物与六价铬的污水处理技术及所用光催化剂的制备方法。

背景技术：

酚类化合物是一类原生质毒物，对几乎所有生物均有毒害作用。尤其对人体神经系统危害较大，可使蛋白质凝固，水溶液中的酚可被皮肤吸收而引起中毒，含酚废水可使水中的生物死亡。由于酚类化合物对人类健康和生态环境具有很大的潜在危害，因而对其开展综合治理与检测非常重要。美国EPA颁布的129项优先检测物中有11项是酚类化合物，我国优先控制污染物黑名单68项中也有6项是酚类化合物。同时，在酚类废水中，常常伴随有铬、汞、铅等重金属离子的存在。水体中铬污染主要是Cr(VI)和Cr(Ⅲ)，Cr(Ⅲ)主要吸附在固体物质表面而存在于沉积物中，Cr(VI)多溶于水中，而且是稳定的，通过还原可转化为Cr(Ⅲ)。其中水溶性的Cr(VI)具有很强的毒性，主要以Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-形式存在，氧化性非常强，对人的皮肤、呼吸和消化系统等产生危害，严重时会产生致畸、致突变和致癌作用。酚类有机污染物与Cr(VI)共同导致的水体复合污染不仅使其在环境中的行为转化更加复杂，更增加了污染环境的治理难度，因此研究有机-无机复合污染物的同时去除对于环境的综合治理具有重要意义。

二氧化钛光催化技术可充分利用廉价而且“绿色”的太阳光来有效地去除环境中的污染物，包括光催化氧化污染物与光还原重金属离子，是解决目前全球性环境恶化和能源危机的一个重要途径。但以往的研究大多是针对某种单一污染物的去除而展开的，如《环境科学与技术》杂志2001年35卷第2365页的文章“TiO₂光催化剂降解水体中双酚A的研究” (Ohko, Y.; Ando, I.; Niwa, C.; et al. Degradation of bisphenol A in water by TiO₂ photocatalyst. Environ. Sci. Technol.2001, 35, 2365-2368) 和该杂志在2005年39卷第1880页的文章“TiO₂光催化氧化水中三价砷的研究：反应动力学与吸附的影响”(Ferguson, M.A.; Hoffmann, M.R.; Hering, J.G., TiO₂-photocatalyzed As(Ⅲ) oxidation in aqueous suspensions: Reaction kinetics and effects of adsorption. Environ. Sci. Technol.2005, 39, 1880-1886)。另外还有2001年《水体研究》杂志35卷第135页的文章“紫外光照射下利用二氧化钛光催化还原水体系中六价铬的研究”(Ku, Y.; Jung, I. L., Photocatalytic reduction of Cr(VI) in aqueous solution by UV irradiation with the presence of titanium dioxide. Water Research, 2001, 35, 135-142)，《应用催化B：环境》杂志2007年77卷第157页的文章“钕掺杂二氧化钛光催化剂的制备、表征及在紫外光照射下对铬(VI)的还原” (Rengaraj, S.; Venkataraj, S.; Yeon, J. W.; et al. Preparation, characterization and application of Nd-TiO₂ photocatalyst for the reduction of Cr(VI) under UV light illumination. Appl. Catal. B: Environ.2007, 77, 157-165)。但是关于TiO₂光催化技术同时处理无色有机酚类污染物与还原六价铬的报道还不多见，而且这些相关研究均是TiO₂在紫外光的照射下进行的，如《环境科学与技术》杂志2008年42卷第913页的文章“利用纳米TiO₂同时降解苯酚类化合物及还原重金属离子的动力学研究”( Vinu. R.; Madras. G.  Kinetics of simultaneous photocatalytic degradation of phenolic compounds and reduction of metal