[发明专利]一种含铬印染废水的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及含铬有机废水的处理方法，具体涉及一种利用可见光敏化降解染料污染物同时还原高毒性六价铬Cr(VI)的废水处理方法。

背景技术

重金属铬Cr(VI)污染主要来源于电镀、制革、印染、采矿等工业排出的废水，是一种毒性较大的致畸、致突变剂。铬污染治理是世界性的环保难题，其技术核心是将可溶、易迁移、高毒性的六价铬Cr(VI)还原为毒性小100倍的三价铬Cr(III)。实际废水中Cr(VI)往往与有机污染物共存，以印染废水为例，高色度的染料和Cr(VI)形成的复合污染大大增加了处理的难度，传统的生物法已无法满足废水处理的需求。

光催化作为一种最有应用前景的污水深度处理技术，近三十年来在环境方面的研究和应用取得了一系列的进展，以二氧化钛(TiO₂)为代表的光催化剂，能氧化降解几乎全部的有机污染物(Fujishima A，Zhang X，Tryk DA.TiO₂ photocatalysis and related surface phenomena.Surf Sci Rep，2008，63：515.)，或还原去除重金属(Wang X，Phekonen S O，Ray A K.Removal ofaqueous Cr(VI)by a combination of photocatalytic reduction andcoprecipitation.Ind Eng Chem Res，2004，43：1665.)。

针对光催化还原Cr(VI)，目前大部分研究都集中在紫外光区(约占太阳光总能量的5％)。而以可见光(约占太阳光总能量50％)为驱动力的研究较少，一般通过染料敏化TiO₂、底物与TiO₂表面形成电荷转移络和物两种形式吸收可见光，实现可见光照射下Cr(VI)和有机物协同削减。例如，韩国的Choi等(Kyung H K，Lee J S，Choi W Y.Simultaneous and synergisticconversion of dyes and heavy metal ions in aqueous TiO₂ suspensions undervisible-light illumination.Environ Sci Technol，2005，39：2376.)研究表明，在可见光的照射下，TiO₂导带接受激发态染料的电子，如酸性橙7(AcidOrange7)和罗丹明B(RhB)，然后Cr(VI)夺取TiO₂导带上的电子而被还原。这种方法利用可见光，降解水体中的染料污染物，同时还原水体中的重金属离子。该课题组进一步研究发现无色的EDTA和TiO₂之间形成的表面络合物能发生配体到金属中心的电荷转移(LMCT)，从而在可见光照射下还原Cr(VI)(Kim G and Choi W Y.Charge-transfer surface complex ofEDTA-TiO₂ and its effect on photocatalysis under Visible light.Appl Catal B：Environ，2010，100：77.)。

我国的唐和清等也报道了小分子有机酸共存条件下，原本无活性的锐钛矿型TiO₂能在可见光下还原Cr(VI)，同时氧化降解有机酸(Wang N，ZhuL H，Deng K J，She Y B，Yu Y M，Tang H Q.Visible light photocatalyticreduction of Cr(VI)on TiO₂ in situ modified with small molecular weightorganic acids.Appl Catal B：Environ，2010，95：400.)。

然而，几乎所有关于TiO₂光催化的研究，都集中于它的结晶形态，例如锐钛矿型和商业化P25 TiO₂(由80％锐钛矿和20％金红石组成)。但是，结晶TiO₂常需在高温(200-700℃)或高压下制备，一般用到有机溶剂或需额外添加强酸控制含钛的前驱体水解，催化剂制备时间长、能耗高。