[发明专利]铁铋氧化物Bi2

说明书

本发明提供了一种铁铋氧化物Bi₂Fe₄O₉的制备方法，将五水硝酸铋、九水硝酸铁和柠檬酸溶于稀硝酸溶液中，调整溶液pH12.5～13，使生成黄褐色沉淀，将得到的前驱体溶液加热处理，使Fe从柠檬酸螯合铁中析出、Bi从柠檬酸螯合铋中析出后，再将生成的铁铋氧化物前体混合液冷却至室温，分离沉淀物，洗涤干燥后，将获得的铁铋氧化物前体煅烧，使前体中的C‑O键通过煅烧生成CO₂逃逸，最终得到黄褐色铁铋氧化物Bi₂Fe₄O₉粉体。本发明制备的铁铋氧化物Bi₂Fe₄O₉表面多孔隙，比表面积大，其粉体颗粒均匀一致，结晶性好，不需要借助载体，有效增强了其催化活性。本发明还提供了上述铁铋氧化物Bi₂Fe₄O₉作为催化剂在有机废水处理中的应用，可结合羟胺和过一硫酸氢盐，对有机废水中的污染物高效降解。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种作为催化剂的铁铋氧化物制备方法及该催化剂在有机废水处理中的应用。

背景技术

工业生产导致生成的废水中含有大量成分复杂、结构稳定、毒性较高的有机污染物，对人体健康有害，并且难以自然降解。这些有机废水通常未经有效降解就排入到自然水体中，排放后会对生态环境带来严重危机。

当前有机废水的处理技术，可分为物理法、生物法和化学法。

物理法包括吸附法、萃取法和膜分离法。物理吸附法是利用吸附剂的多孔性或表面活性，将水中的有机污染物吸附到吸附剂孔内或吸附剂表面，没有对污染物的分子结构进行破坏，给后续处理带来了许多困难。萃取法是通过将有机污染物从水中转移到萃取剂中将污染物从水中去除，但由于有机废水的成分较为复杂，对萃取剂的要求较高，处理有机污水的成本较高。且在使用萃取剂进行污染物萃取的同时，少量萃取剂也会溶解到水中，使萃取处理后的水质存在二次污染，无法达到排放标准。膜分离法是一种高效，无污染，易操控的净化技术，但是随着长时间的运行会使膜通量下降，并且分离所用的膜极其容易发生膜堵塞，这导致分离膜需要频繁更换，从而增加膜分离处理的成本。

生物法是利用微生物的吸附、絮凝和分解作用，分离或降解水中溶解物。但随着工业的进步，有机废水中的污染物成份也越来越复杂，导致通过单一的生物方法处理有机污水变得极为困难，增加了生物降解有机废水的难度。并且，微生物既容易中毒，其对有机污染物降解效果也常常受到很多因素的影响，如 pH、温度和营养物质等，因此，微生物对于高毒性、多组成的污水处理效果并不是很好。

化学法包括光催化法、电化学法以及高级氧化法。

电化学法使有机污染物在电场作用下进行电化学反应，最终使有机污染物去除。但其初期设备投入较大，在设备运行过程中能源消耗也较高，这导致电化学法常常需要和其它技术联用。

光催化氧化法是有机废水在光照和光催化剂的作用下，被降解成小分子有机物或矿化成CO₂和H₂O。目前，光催化材料包括TiO₂、SrTiO₃、CdS、Cu₂O 等，在紫外光照射下被激发，使得低能价带的电子可以跃过禁带到达高能导带，进而生成带正电荷的空穴及高活性的光生电子，形成氧化还原体系。但是导带对光生电子的捕获能力是有限的，电子-空穴的复合较高。并且，太阳光中紫外光的含量仅占4％，导致这些材料无法完全利用太阳光，而在可见光波长范围催化的材料催化效果不佳，限制了光催化法的进一步研究与应用。