[发明专利]一种脱色剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种无机脱色剂的制备及其对有机染料分子的脱色处理。

背景技术

印染废水成分复杂、主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团(如-N＝N-、-N＝O)及极性基团(如-SO₃Na、-OH、-NH₂)，浓度高、色度高、毒性大、难降解物质多。目前，污水处理单位处理污水一般采用：“物化沉淀(或气浮)+厌氧(或兼氧)+好氧+物化沉淀”的组合工艺，不仅通过絮凝有效去除40％以上的COD和其它如悬浮物、氨氮等，同时，这种工艺也能具有一定的脱色作用。但是此类废水经生化处理仍带有较深色度，难以达标排放。因此，脱色是印染废水处理的一个重要环节。通常采用吸附处理方法对染料进行脱色，常用的吸附剂有活性炭、树脂、矿物、废弃物等。但是，这些方式处理成本高，吸附容量低、亲合力差、易受到染料废水中无机盐的影响和吸附饱和后如何处置的问题。因此开发一种生产成本和使用成本较低的新型污水废水脱色剂，可以根据不同出水的色度，在控制成本最低的情况下，使废水污水出水色度明显消去，并且能达到国家排放的标准具有重要的意义。

二维层状过渡金属硫化物(TMDs)具有优异的光学、电学、磁学及力学性能，近年来得到了广泛的关注。其中硫化钼具有类石墨烯的结构特点，金属Mo原子层被两个S原子层夹在中间，形成典型的三明治结构，其层内通过很强的化学键结合，层与层之间则以较弱的范德华力结合，是一种典型的无机层状化合物。MoS₂以其奇特的性能成为人们关注的热点，在众多领域如场效应晶体管、催化、气敏、锂离子电池等方面得到了广泛的应用。尤其是纳米尺寸的MoS₂，晶体边缘的不饱和键具有较高的化学活性使其在很多领域具有潜在的应用价值。

经检索可知，未发现采用无机层状过渡金属硫化钼及其复合材料对有色染料分子脱色的报道。

发明内容

本发明的目的是针对印染废水面临的达标排放的实际需求，提供了一种污水废水高效脱色剂，其制备方法合理简单，生产的脱色剂性能稳定，脱色性能好。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种脱色剂，该脱色剂为层状过渡金属硫化钼(MoS₂)，MoS₂为超薄纳米片层结构，片状直径为50～400nm，厚度为2～20nm，比表面积为5m²/g～80m²/g。复合脱色剂为MoS₂/金属氧化物、MoS₂/碳化物、MoS₂/氮化物。

其中，金属氧化物为SnO₂，氮化物为C₃N₄，碳化物为SiC。所述氧化物、碳化物、氮化物材料为将尺寸为10nm～10μm的粉体在溶剂中超声分散5min～2h，得到浓度为0.01～20g/L的悬浊液。

所述的脱色剂的制备方法，包括如下步骤：钼无机盐与硫无机盐按照原料中钼与硫的摩尔比为1：1～1：10，溶解于溶剂中，然后按照Mo：表面活性剂的摩尔比为1:0～1:2加入表面活性剂，搅拌混合均匀，放入水热反应釜中后再放入马弗炉中，水热反应的填充度为25％～45％，在140-200℃下反应18-24h后，自然冷却得到混合液，将悬浊液离心分离、洗涤、干燥，得到MoS₂脱色剂。所述的表面活性剂为PEG、六次甲基四胺或十二烷基硫酸钠。

所述的复合脱色剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将金属氧化物，氮化物，碳化物溶于去离子水，超声分散后得到悬浊液；(2)将钼无机盐与硫无机盐溶解于上述悬浊液中，搅拌均匀，放入水热反应釜中后再放入马弗炉中，水热反应的填充度为25％～45％，在140-200℃下反应18-24h后，自然冷却得到悬浊液，将混合液离心分离、洗涤、干燥，得到MoS₂脱色剂。

所述的钼无机盐为钼酸钠或钼酸铵；所述的硫无机盐为硫脲或硫代乙酰胺。

上述步骤中，得到的混合液产物经3000r/min～10000r/min离心分离后，依次采用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤三次，得到的脱色剂产物在30℃～100℃干燥温度即可得到MoS₂脱色剂。