[发明专利]一种NiFe2O4/ZnO复合水处理材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种去除有机染料的水处理材料。

背景技术

目前我国各种染料产量已达90万t，染料废水已成为环境重点污染源之一。染料行业品种繁多，工艺复杂。其废水中含有大量的有机物和盐份，具有COD_Cr高，色泽深，酸碱性强等特点，一直是废水处理中的难题。在绿色环保风起云涌的今天，操作简便、成本低廉、氧化能力强、不形成二次污染的光降解催化处理染料废水技术倍受关注。染料废水在酸性和碱性条件下的偶氮和醌式结构是染料化合物的主体结构，目前使用的染料达3000多种，偶氮染料与人体皮肤长期接触后会成为致病的诱因。排放的有机废水成分复杂、COD浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物，其中不少属于难生物降解的有机物，可在相当长的时间内存留于环境中。开发水体污染物综合治理的新型水处理材料和新型工艺，控制有毒有机污染物已成为环境领域亟待解决的关键问题之一。通过吸附-可见光催化氧化法，利用清洁而廉价的太阳光为光源，光催化降解苯系物是处理难降解有机废水的一个重要途径。

1.小背景

早在20世纪70年代，日本学者Fujishima和Honda等就发现利用二氧化钛(TiO2)半导体单晶电极可发生光催化使水分解成氢和氧。随后大量研究表明，光催化反应能将有机污染物完全矿化成CO₂、H₂O等无机小分子物质；且反应条件温和，能耗低，安全无毒，操作简便，被视为一种理想的高效、低耗的绿色环境治理技术而受到环境专家的关注和推崇。由于太阳光谱中紫外光能(400nm以下)不到5％，而波长为400-750nm的可见光则占到近43％。某些可见光响应的光催化剂可以将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能、电能，同时可以直接利用低密度的太阳光降解和矿化水体或空气中的各种有机污染物。因此，为高效利用太阳能和降解有机污染物，研制和开发具有良好可见光响应的新型光催化剂是目前环境光催化领域的研究前沿和热点。在研究众多的半导体光催化材料中，ZnO以其优良的特性及多样的纳米结构引起了人们的关注。一方面，由于ZnO和TiO₂具有相似的光催化降解机理，它可以通过光催化作用降解各种有机染料和水中的有机污染物，最终将其氧化为CO₂和H₂O等无机物。对于某些污染物而言，ZnO比TiO₂光催化降解效率更高。另一方面，ZnO具有良好的近紫外光发射能力，能发出稳定的蓝光和紫外光，除对水中有机污染物进行光解外，还可将水中的重金属离子还原，而不会去除水中对人体有益的矿物质元素。近年来在纳米ZnO的应用方面取得了较大的进展。据文献报道，人们已经合成了许多ZnO纳米结构并广泛应用在光催化等领域。然而，纳米ZnO是一种宽带隙的半导体材料，对光的吸收仅限于紫外区，且光生载流子的复合率高，导致光催化效率很低。

为了提高可见光或太阳光对ZnO的光催化性能，常用的方法是贵金属修饰、半导体复合、染料敏化、过渡金属离子和非金属掺杂等。目前，光催化剂(尤其纳米光催化剂)在使用过程中还存在固液分离和回收困难，严重阻碍了光催化技术的实际应用。近年来出现的将磁性分离技术与固相催化剂/吸附剂相结合的方法，在解决环境污染问题中发挥了很好的作用。由于磁性光催化剂既具备悬浮相光催化剂的高效性，又可利用磁性分离技术高效快速地回收，实现资源的再利用，是一种环境友好型催化剂，也是未来水处理光催化剂的重要发展方向之一。

2、现有技术方案

现有技术方案一：

文献出处：沈昱,曹魁,傅杰,等.纳米铁酸镍的制备及可见光催化性能研究[J].环境科学与技术,2012,35(8):47-50

0.8080gFe(NO₃)₃·9H₂O(2mmol)和0.2908gNi(NO₃)₂·6H₂O(1mmol)加入到30mL乙二醇的烧杯中，常温磁力搅拌30min至澄清溶液。然后加入1.1562gNH₄Ac(15mmol)作为保护剂，在室温下搅拌后置于反应釜中，在200℃下反应24h。产物冷至室温，用去离子水和无水乙醇各洗3次，离心分离，75℃下干燥6h得催化剂———纳米铁酸镍。

现有技术方案二：

文献出处：刘文魁,周伟昌,张清林,潘安练,庄秀娟,万强.分级介孔结构组成的ZnO微球及光催化性能[J].无机材料学报,2013,28(8):875-879