[发明专利]一种染料废水的光催化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种染料废水的光催化降解处理方法。尤其涉及利用二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱降解染料废水。

背景技术

随着染料与印染工业的发展，染料废水已成为主要的水体污染源之一。染料废水成分复杂、有机物含量大、色度深，对水环境的危害日益严重。染料废水进入自然水体后，不但影响自然水体的水质，而且会引起水体色泽污染，冲击人类与动物的视觉系统，降低水体中光的透过性，影响水生植物的光合作用，导致水体生态系统恶化。

人工合成的染料是染料废水中的重要污染物，通常含有复杂的芳香环结构，具有难降解物质多、有机成分复杂、毒性大、脱色困难等特点。

目前染料废水的处理方法主要有吸附法、膜分离法、混凝法、氧化法和生物法等。吸附法易受水中悬浮物、高分子污染物、油脂等物质的影响，且吸附剂用量大。活性炭是研究最多的吸附剂，具有能耗低，效率高的优点，但是价格较贵，再生比较困难，难以规模化应用。膜分离法主要分为电渗析法、反渗透法、纳滤法、超滤法，以及其他组合工艺，特点为效率高、占地小，但投资和运行费用高，产生大量难处理浓水，同时膜易结垢堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗。混凝法技术成熟、工艺流程简单，但费用较高，混渣量多，脱水困难，对溶解性物质的去除率较低。氧化法成本高，常用氧化剂常表现出氧化能力差、存在选择性氧化等缺点；生物法运行成本低，但微生物很难适应染料废水水质波动大、种类多、毒性高的特点。因此，开发新型染料废水处理技术具有非常重要的理论与现实意义。

光催化材料是一类具有光催化活性、能在紫外光甚至可见光照射下降解各类化学物质或杀灭细菌的半导体材料。与其他半导体光催化剂相比，TiO₂具有无毒，化学性质稳定，带隙能高(达3.2电子伏特)，光催化效果好等优点，是光催化反应中最常用的催化剂。国内关于纳米二氧化钛制备及改性的研究起步较晚，研究方向主要为二氧化钛粉体、涂层的光催化活性，目前未见将二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱应用于染料废水处理的研究。

发明内容

本发明的目的之一是为解决染料废水的处理难题，提供一种处理染料废水的光催化处理方法，即一种利用二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱处理染料废水的方法。

为实现上述目的，本发明提供一种二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备方法，制备步骤如下：

取无水乙醇，加入聚乙二醇，依次滴加浓硝酸、正硅酸乙酯、钛酸四异丙酯、冰醋酸，于室温下磁力搅拌，得到混合的溶胶；

将所述混合的溶胶置于水浴锅中陈化，得到凝胶；

将所述凝胶放入尿素中，置于反应釜中反应，然后在真空干燥箱中干燥，最后放入马弗炉中煅烧，冷却后取出，得到二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱。

进一步的，所述磁力搅拌的时间为1小时；

进一步的，所述水浴陈化的时间为24小时，温度为20摄氏度；

进一步的，所述尿素的浓度为0.5摩尔每升；

进一步的，所述反应釜中反应的时间为10小时，温度为120摄氏度；

进一步的，所述真空干燥箱中干燥的时间为10小时，温度为60摄氏度；

进一步的，所述马弗炉中煅烧的温度先由30摄氏度上升至120摄氏度，再由120摄氏度上升至500摄氏度，两个升温阶段用时均为2小时，最后保持500摄氏度煅烧5小时。

本发明还提供一种染料废水的光催化处理方法，操作步骤如下:

取染料废水于光催化容器中，投加上述二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱作为光催化剂，通冷凝水并鼔入空气，置于紫光灯下照射。

进一步的，所述染料废水的pH值等于7。

进一步的，所述的二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱投加量为15.64克每升。

进一步的，所述在紫光灯照射下的降解时间为4小时。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明优化了二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备条件，制备得到了二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱；

(2)本发明制备得到的二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱外观形貌完好，无开裂现象，具有较好的机械强度，内部具有微米级的穿透孔，穿透孔和骨架相互交织成网络结构；所述二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱继承了二氧化钛催化降解无选择性，无二次污染，条件温和，操作相对简单，能耗低，效率高的优点，同时结合了固载化材料稳定、回收利用方便的优良特性，最大化地发挥了二氧化钛的实际应用能力；