[发明专利]一种耦合光催化与高级氧化技术处理氨氮废液的方法

说明书

本发明公开了一种耦合光催化与高级氧化技术处理氨氮废液的方法，在氨氮废液中加入盐酸和氯化钠，然后再加入催化剂，最后将废液在可见光照射下连续曝气处理，所述催化剂为UiO‑66‑CrCAT与卟啉‑铼二元体系金属配合物的混合物。本发明通过在废液中加入盐酸、氯化钠、UiO‑66‑CrCAT、卟啉‑铼二元体系金属配合物，直接利用可见光照射实现高浓度氨氮的处置，耦合了光催化及高级氧化技术，将氨氮直接转换为氮气，最高实现96％氨氮氧化效率；本发明的废液处理流程简单。

技术领域

本发明涉及氨氮废液的处理方法，尤其涉及一种耦合光催化与高级氧化技术处理氨氮废液的方法。

背景技术

高浓度氨氮废液的不当排放不仅会加速水体富营养化，也会使得受影响水体中溶解氧降低，严重时造成水体黑臭，同时在特定环境下，高浓度氨对鱼类等水体生物具有毒性。目前高浓度氨氮废液处置技术主要包括化学沉淀法、离子交换法、吸附、氨氮吹脱法、蒸汽汽提、生物处置、折点加氯法、电化学氧化等。总体而言，这些方法存在造价和运行费用太高、易引起二次污染、氨氮去除效率低、处理周期长等问题。

目前，光催化氧化方法被广泛应用于有机污染物的无害化处置过程，其具有结构简单、操作条件易控、氧化能力强等优点，具有广阔的应用前景。然而在氨氮氧化方面，单纯的光催化方法暴露出氧化效率低、氧化产物杂、半导体催化剂折损速率快等问题。为了解决上述问题，电化学系统被引入到光催化方法中，以光电催化(Photo-electrocatalytic)的技术呈现方式处置高浓度氨氮废液，光电催化可以有效提高氨氮氧化效率，然而电位补偿需要消耗大量电能，同时阳极催化剂消耗速率进一步加快。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种耦合光催化与高级氧化技术处理氨氮废液的方法。将氨氮直接转换为氮气，可以实现较高的氨氮氧化效率。

技术方案：本发明所述的耦合光催化与高级氧化技术处理氨氮废液的方法，在氨氮废液中加入盐酸和氯化钠，搅拌至氯化钠完全溶解，然后再加入催化剂，最后将废液在可见光照射下连续曝气处理24h，所述催化剂为UiO-66-CrCAT与卟啉-铼二元体系金属配合物的混合物。

所述氨氮废液中盐酸的质量分数为4.5％～11％，进一步优选为5％～10％。

所述氨氮废液中氯化钠的浓度为0.45～2.0mol/L，进一步优选为0.5～1.5mol/L。

所述UiO-66-CrCAT与卟啉-铼二元体系金属配合物的质量比为0.5～5:10，进一步优选为1～3:10。

所述催化剂与含有盐酸和氯化钠氨氮废液的固液比为2～4:100。

在氨氮废液中加入稀盐酸可以营造酸性环境，提供氢离子。在可见光照射条件下，卟啉-铼二元体系金属配合物粉末受到激发而发生还原淬灭及氧化淬灭，直接氧化废液中的部分铵根，将电子转移到UiO-66-CrCAT。同时，卟啉-铼二元体系金属配合物表面生成的光生空穴将氯离子氧化成氯自由基，氯自由基具有较高的电位，可以直接氧化铵根，生成氢离子、氯离子、氮气，氮气在曝气的作用下直接飘散到空气中。废液中的溶解氧从UiO-66-CrCAT表面获得电子并结合氢离子生成双氧水，在UiO-66-CrCAT表面还原作用下，双氧水被进一步转换为氢氧根自由基，氢氧根自由基也可以直接氧化铵根，生成氮气和水。卟啉-铼二元体系金属配合物的光生空穴氧化作用，也可以使得卟啉-铼二元体系金属配合物表面接触的水分子转变为氢氧根自由基。电迁移作用下，钠离子在溶液中在向UiO-66-CrCAT表面移动，从而起到平衡外部电路，形成闭环回路，回路的形成可以保证电子顺利地转移到UiO-66-CrCAT表面。在盐酸、氯化钠、UiO-66-CrCAT和卟啉-铼二元体系金属配合物这四种物质的协同作用下，可以实现对氨氮废液的高效处理。