[发明专利]一种低浓度混合染料的光催化降解方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种低浓度混合染料的光催化降解方法。

(二)背景技术

随着人们对环境污染的重视，化工厂排放的有机废水污染物越来越受到人们的关注。尤其是印染工业排放的染料废水由于成分复杂、色度深、排放量大等特点，属于难降解有机污染物，易造成水体富营养化，环境污染问题。化学法、物理吸附法、生物降解法等常规的处理方法在处理过程中会产生二次污染，并且处理周期长，价格高，不易被推广。而半导体光催化技术具有效率高、污染少、价格低廉等优势，在水质处理、失效农药降解等方面的应用受到人们的关注，尤其在印染废水处理方面越来越受到人们的重视。

水滑石(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)是一类具有层状结构的双金属氢氧化物，它由带正电荷的金属氢氧化物层板[M²⁺_1－xM³⁺_x(OH)₂]^x+和带负电荷的层间阴离子(A^n－)_x/n构成。结构通式为[M²⁺_1－xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n－)_x/n·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别代表二价和三价金属阳离子，x为金属元素的含量变化，A^n-代表层间可交换的阴离子，如NO₃^-、CO₃^2-等。LDHs具有晶粒尺寸小、比表面积较大、禁带宽度较小等特性，其自身具有一定的光催化活性。同时LDHs层板金属具有可调变性，可以掺杂高光催化活性的物质于层板上，提高对太阳光的响应，拓展了其在光催化领域的应用。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种水滑石光催化材料，并将其用于降解低浓度的甲基橙和亚甲基蓝混合染料的应用。

本发明采用的技术方案是：

一种低浓度混合染料的光催化降解方法，所述混合染料是指甲基橙和亚甲基蓝的混合染料，所述方法为：将锌锡二元水滑石置于甲基橙和亚甲基蓝的混合染料溶液中，室温、pH值中性条件下，用氙灯照射10～15h，搅拌，使甲基橙和亚甲基蓝降解，得到降解处理后的染料溶液；所述锌锡二元水滑石质量用量以混合染料溶液的体积计为0.02～2.0mg/mL，优选1.0mg/mL；

所述锌锡二元水滑石的化学通式为[Zn²⁺_1-xSn⁴⁺_x(OH)₂](NO₃^-)_2x·mH₂O]，其中x为Sn⁴⁺/[Sn⁴⁺+Zn²⁺]的摩尔比，0<x<1，m为结晶水数量，优选0.2≤x≤0.33。

所述锌锡二元水滑石化学通式优选为[Zn²⁺_0.75Sn⁴⁺_0.25(OH)₂](NO₃^-)_0.5·0.5H₂O]。

本发明采用水浴控温，优选用NaOH溶液和HCl溶液调节混合染料溶液的pH值。

本发明所述pH值中性条件，本领域技术人员公知是指pH值为7的条件。

所述氙灯的波长为380nm～760nm，功率优选500～1000W，更优选500W。

所述混合染料溶液中甲基橙的质量浓度为0.5～24mg/L，亚甲基蓝的质量浓度为1～12mg/L。

锌锡二元水滑石较高的投放量可以有效吸附染料于材料表面，以便于进行催化降解，本发明锌锡二元水滑石质量用量优选1.0mg/ml混合染料溶液。

本发明提供的锌锡二元水滑石的禁带宽度和晶粒尺寸均比较小，在适宜光照下能产生电子-空穴对，进而生成化学活性极高的·OH和·O₂，·OH和·O₂能与吸附在锌锡水滑石的甲基橙和亚甲基蓝发生氧化还原反应，使染料发生降解，从而达到净化废水的目的。