[发明专利]一种用于染料污水处理的磁控分离光催化剂及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201510387168.7 申请日: 2015-06-30
公开(公告)号: CN104923306B 公开(公告)日: 2018-02-23
发明(设计)人: 陈大俊;袁智成;蓝野;陈思喻 申请(专利权)人: 东华大学
主分类号: B01J31/28 分类号: B01J31/28;C02F1/32
代理公司: 上海申汇专利代理有限公司31001 代理人: 翁若莹
地址: 201620 上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 染料 污水处理 分离 光催化剂 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种用于染料污水处理的可控磁分离光催化剂及其制备方法。本发明制备的光催化剂不仅可以具有明显的染料降解作用,而且还可以通过磁分离技术实现循环再利用。

背景技术

近年来随着工业技术的不断发展,使得越来越多的染料在纺织、塑料、食品、制药等领域使用,因此在全球范围内导致了严重的染料污水污染问题。此外,大多数在纺织行业使用的染料都是有毒并且高致癌。因此如何从工业废水中去除染料污染成为一个重要且紧迫的问题。为了解决这一问题,高级氧化工艺(AOPs)由于其本身对于有机污染物的高效降解作用,不断发展成为有效的技术之一。其中,光催化技术由于其简单、快速降解并且不会产生有毒物质,成为最有效、持续的处理方法之一。

酞菁是一种十八个π电子的平面大环芳香化合物,其中心有一个2.7×10-10m的空穴,可以容纳许多金属和过渡金属元素,中心腔内的两个氢原子可以被70多种元素取代,包括几乎所有的金属元素和一部分非金属元素,形成金属酞菁衍生物。金属酞菁的结构特征使其十分适宜用作催化剂,目前已受到广泛的研究关注。如中国专利(申请号为201410091551.3,201010215816)等。然而,这种光催化剂也存在着致命的缺点,由于平面大环化合物有聚集的趋势因此会影响催化活性,限制其使用[M.Q.Hu,Y.M.Xu,J.C.Zhao,Efficient photosensitized degradation of 4-chlorophenol over immobilized aluminum tetrasulfophthalocyanine in the presence of hydrogen peroxide,Langmuir.20(2004)6302-6307]。另一方面,由于其在水溶液中可以分散存在,因此在回收再利用上也存在着不利之处。

为了解决这些问题,一个有效的方法是通过将其负载到合适的载体材料上去。因此,许多载体材料,比如有机聚合物分子、纤维素纤维、二氧化硅等被提出[Y.Pan,W.Chen,S.Lu,Y.Zhang,Novel aqueous soluble cobalt phthalocyanine:synthesis and catalytic activity on oxidation of 2-mercaptoethanol,Dyes and Pigments.66(2005)115-121;A.Kotiaho,R.Lahtinen,A.Efimov,H.K.Metsberg,E.Sariola,H.Lehtivuori,N.V.Tkachenko,H.Lemmetyinen,Photoinduced Charge and Energy Transfer in Phthalocyanine-Functionalized Gold Nanoparticles,J.Phys.Chem.C.114(2010)162-168]。另一方面,近年来由于无机粘土的低成本、高化学以及机械稳定性等优点,使得无机粘土复合光催化剂逐渐成为一种新型的复合催化剂。凹凸棒土是一种水合硅酸铝镁自然矿物常用的板条或纤维形态,可在其表面交换阳离子和活性羟基;此外,其粗糙的表面,导致较高的比表面积和吸附能力。因此,其不仅可以作为支撑材料,防止平面大环化合物的聚集,同时还可以作为染料的吸附材料。此外,通过将凹土功能化,使其具有磁性,然后再作为基体材料,将金属酞菁负载到该基体上,可同时赋予光催化剂磁响应,即可通过简单方法在污水处理完成后达到分离回收再利用的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种易分散、易回收、可再生的磁性纳米复合光催化剂,通过超声负载法,合成含八羧基金属酞菁的磁性凹凸棒土的光催化剂,既具有磁性又能产生光响应。同时还解决八羧基金属酞菁平面大环结构的聚集,提高其催化性能。

为了达到上述目的,本发明提供了一种用于染料污水处理的磁控分离光催化剂,其特征在于,包括磁性凹凸棒土,所述的磁性凹凸棒土上负载有八羧基金属酞菁或其衍生物。

本发明还提供了上述的用于染料污水处理的磁控分离光催化剂的制备方法,其特征在于,包括:

第一步:将经过酸活化处理的凹凸棒土在蒸馏水中分散,在所得的分散液中加入FeCl3溶液、FeCl2溶液以及NaOH溶液,通过原位合成的方法,制备磁性凹凸棒土;

第二步:将磁性凹凸棒土与八羧基金属酞菁或其衍生物混合,通过超声搅拌方法,制得用于染料污水处理的磁控分离光催化剂。

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