[发明专利]一种用于蒽醌染料废水处理的光催化氧化方法

说明书

技术领域

本发明涉及蒽醌染料废水的光催化氧化处理，具体地说是一种自然光催化氧化降解蒽醌染料废水的新方法。

背景技术

染料生产和消耗行业产生的废水已经造成了极大的环境污染。在我国，每年超过1.6×10⁹m³的染料废水未得到正确处理便被排放到环境中Ma，J.；Song，W.；Chen，C.；Ma，W.；Zhao，J.；Tang，Y.Environ.Sci.Technol.2005，39，5810-5815。这些有色废水的排放不仅造成视觉上的污染，而且抑制水生生物的生长Vautier，M.Guillard，C.；Herrmann，J.M.J.Catal.2001，201，46-59。因此将染料从水体中进行去除已经成为环境领域研究的热点Weber，E.J.；Adams，R.L.Environ.Sci.Technol.1995，29，1163-1170。蒽醌染料是除偶氮染料之外的又一大类染料，由于其稳定的蒽醌结构，它们比偶氮染料更难降解。因此，至今蒽醌染料废水的处理仍未得到很好地解决。

目前蒽醌染料废水的处理方法很多，传统的主要有物理法、化学法和生物法。其中生物法由于其成本低和环境友好，是最广泛采用的一种处理方法，但是染料废水中含有大量难于生物降解甚至是生物毒性的化合物，因此直接采用生物法处理效果不好(Mantzavinos，D.；Pasillakis，E.J.Chem.Technol.Biotechnol.2004，79，431-454)。在这种情况下，发展一种去除这些化合物的预处理方法以增加染料废水的可生物降解性是非常有必要的(Mantzavinos，D.；Sahibzada，M.；Livingston，A.G.；Metcalfe I.S.；Hellgardt，K.Catal.Today 1999，53，93-106)。半导体光催化氧化法是20世纪70年代发展起来的一种高级氧化技术，由于具有操作简便、反应条件温和、二次污染少、可利用太阳光等突出优点，因而被广泛应用于染料废水的处理。然而这些研究大多集中在偶氮染料的去除和降解，关于蒽醌染料光降解的工作仍十分有限。Brussino等人Prevot，A.B.Baiocchi，C.Brussino，M.C.Pramauro，E.Savarino，P.Augugliaro，V. Marc ì，G.Palmisano，L.Environ.Sci.Technol.2001，35，971-976研究了用TiO₂为催化剂，用340nm的光降解蒽醌染料Acid Blue 80，光照20分钟，脱色率达到100％，光照4小时后TOC去除率约为72％，硫的矿化率为95％。Zhao研究小组报道了蒽醌染料Alizarin red在TiO₂和可见光420nm存在时的降解情况Liu，G. Wu，T.Zhao，J.Hidaka，H.Serpone，N.Environ.Sci.Technol.1999，33，2081-2087，发现光照80分钟脱色完全，2小时后硫的矿化率约为43％，8小时后COD去除率约为30％。Mansilla等人比较了TiO₂和ZnO对蒽醌染料Reactive Blue 19的光催化降解效率Lizama，C.Freer，J.Baeza，J.Mansilla，H.D.Catal.Today2002，76，235-246，发现在pH＝11时，ZnO比TiO₂催化效率更高，ReactiveBlue 19达到完全脱色所需的时间分别为：ZnO约25min，TiO₂约60min；光照1小时TOC去除率分别为60％ZnO和46％TiO₂。但是ZnO仅适于在中性和碱性条件下使用，而TiO₂在较宽的pH范围内均有效。总的来说，半导体光催化目前存在的主要问题是光生电子-空穴易复合，导致光催化效率低；使用粉末状催化剂，造成回收困难；研究报道以人工光源或太阳能的紫外辐射为主，费用较高或太阳能的利用率低。因此，开发新型高效廉价的太阳光催化体系显得尤其重要。

发明内容

为了克服上述半导体光氧化体系存在的主要问题，本发明的目的在于提供一种催化活性高，处理效果好，处理成本低，pH值适用范围宽，操作简单，以太阳光为光源的光催化氧化处理蒽醌染料废水的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：