[发明专利]一种利用粉煤灰沸石负载物光催化降解菲和荧蒽的方法

说明书

技术领域

本发明属于多环芳烃类物质的降解技术领域，具体来讲是涉及一种利用粉煤灰沸石负载物光催化降解菲和荧蒽的方法。

背景技术

多环芳烃是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性，如苯并α芘，苯并α蒽等。PAHs广泛分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，任何有有机物加工，废弃，燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃。

当今社会自然水体受到人类制造的一些有毒化学物质的严重污染，这些有强烈毒害作用的化学物质对地球生态系统产生的负面影响引起了人们的广泛关注。据报道，在一些地区的地表水及饮用水源水中能够检测到多环芳烃(PAHs)等持久性有机污染物的存在，严重威胁到了人们的日常生产生活。多环芳烃是一类在环境中难降解的重要的持久性有机污染物，且大多具有“三致作用”，已被世界各国包括我国列为优先控制的环境污染物。生物降解是目前研究者关注最多的多环芳烃降解方法，虽然其拥有费用低、降解彻底等优点，但存在降解效率低、底物与降解菌难以接触等缺点，而有研究表明，采用TiO₂光降解可以安全有效地去除水中的PAHs。TiO₂是一种N型半导体材料，有较强的氧化性和还原性，凭借其催化活性高、耐热性强、作用时间长、价格便宜等优点倍受人们亲睐，成为最受重视的一种光催化剂。常见的TiO₂大多是粉末状，虽然光催化作用强，但其在废水处理过程中常存在分离、回收困难等问题，因而研究怎样将TiO₂固定于载体上成为了人们很关注的问题。常见载体主要有:玻璃、陶瓷、活性炭等。采用沸石作为TiO₂光催化剂载体也有不少的研究，然而大多数研究都选择天然沸石作为载体，而选用可吸附有机污染物的粉煤灰合成沸石做载体的研究鲜有报道，同时传统的负载方法需通过高温焙烧获得复合光催化剂，设备复杂且耗能较多，因此低温制备TiO₂也是近年来TiO₂制备中的一个研究热点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种利用纳米粉煤灰沸石负载物光催化降解菲和荧蒽的方法，易于操作，多环芳烃降解率高，无二次污染，同时保持与水处理的其他工艺高效配合。

本发明的技术方案为：一种利用纳米粉煤灰沸石负载物光催化降解菲和荧蒽的方法，主要包括以下步骤：

(1)纳米粉煤灰沸石负载光催化剂的制备：将体积组分50-80份的冰醋酸、5-15份的浓硝酸加入到80-100份的无水乙醇中，搅拌混合均匀，形成澄清溶液，备用；然后在搅拌下将50-80份的钛酸四丁酯加入到150-200份的无水乙醇中，充分搅拌后形成凝胶状的溶液，置于三角锥形瓶内，然后给凝胶状的溶液中加入所述的澄清溶液，继续搅拌30min，将120-200份的纳米粉煤灰沸石加入其中，恒速剧烈搅拌2h，回流装置回流，保持温度在80-90℃水浴加热并继续搅拌，用酸式滴定管将滴定液从回流管顶部缓慢滴加于锥形瓶中，继续搅拌直到搅拌子停止，将回流装置取下，三角锥形瓶放于恒温水浴锅中保温2-4h取出，自然条件下挥发掉乙醇，用去离子水完全冲洗掉所得沉淀中的悬浮物及杂质，于100-110°下干燥20-24h，研磨过200目筛，即制得负载Ce³⁺-TiO₂的纳米粉煤灰沸石光催化剂；

(2)光催化剂对多环芳烃菲和荧蒽的降解：将100mL多环芳烃溶液置于烧杯中，称取0.1-0.5g粉煤灰沸石负载的Ce³⁺-TiO₂光催化剂加入烧杯中，开启恒温磁力搅拌器以240-300r/min的恒定搅拌速率搅拌，使光催化剂对多环芳烃进行吸附，在吸附过程中使用超声波辅助，超声波频率介于100KHz与12MHz之间，待吸附饱和后，开启紫外灯，预热5-10min开始计时，直至反应完毕；

(3)对降解后的水进行多环芳烃菲和荧蒽浓度检测：将降解后的水样离心，取上清液进行液液萃取、旋蒸、氮吹等一系列的预处理，最后用GC-MS测定菲和荧蒽的浓度。