[发明专利]一种光催化降解含蒽醌类有机染料废水的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及有机染料废水处理领域，具体的涉及一种光催化降解含蒽醌类有机染料废水的方法。

背景技术：

蒽醌类活性染料以其色泽鲜艳“固色率高”染色牢度好等特点，成为目前发展最快的一种染料。然而在日新月异的今天，我们所面临的发展与环境保护的冲突也日益尖锐。印染行业中所产生的大量未处理的或处理未达标废水的直接排放成为我国江河水的主要污染源，其中含有大量被称为“环境荷尔蒙”的有害物质。发达国家的环保部门对染料生产及使用的厂家所排放的水的毒性提出了严格的限制要求，这些废水中含有的染料产品及副产物和合成中的中间体及无机盐等物质是这些废水毒性的主要来源，探索对它们的有效处理方法已经成为现今国内外积极研究的课题。蒽醌类染料废水含有较多的多环芳香族化合物，不易被氧化，可生化性差，这都给废水处理带来了一定的难度。

专利200710011629.6公开了一种用于蒽醌染料废水处理的光催化氧化方法，首先用酸或碱调节蒽醌染料废水的pH值≤12，再加入催化剂，一次性鼓入空气，然后在光照培养箱中进行模拟太阳光条件下的光降解；每天在20-25℃下光照14-16小时，光照强度5000-5800Lux接着进入8-10小时黑暗状态，黑暗时温度保持在16-20℃；催化剂由组分A和组分B组成，组分A和组分B物质的量之比为0.01-2；催化剂与染料的物质的量之比为0.01-2；组分A为二价和/或三价可溶性铁盐，组分B为碱金属或碱土金属的可溶性盐。本发明采用自然光进行蒽醌染料废水的处理，脱色效果好，总有机碳去除率较高，价格低廉，处理成本低，操作简单等优点。但是其用于染料废水处理时添加量较大，增加了废水处理成本，且总有机碳去除率有待进一步改善。

发明内容：

本发明的目的是提供一种光催化降解含蒽醌类有机染料废水的方法，其处理方法成本低，脱色效果好，总有机碳去除率高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光催化降解含蒽醌类有机染料废水的方法，包括以下步骤：

(1)将高纯铁片打磨，然后依次在无水乙醇和蒸馏水中清洗，干燥，备用；以上述处理后的高纯铁片作为阳极、铂片为阴极，含氟化物和去离子水的乙二醇溶液作为电解液，进行第一次阳极氧化，然后将阳极置于去离子水中超声处理去除纳米多孔氧化层；然后继续第二次阳极氧化反应，之后将阳极在去离子水中清洗，干燥，置于马弗炉内，氧气氛围处理，结束后随炉冷却至室温，制得α-Fe₂O₃纳米管阵列；其中，第一次阳极氧化和第二次阳极氧化的条件均为30-60V，10-25℃，氧化时间1-10min；在马弗炉内处理的条件为：200-500℃，处理时间1-2.5h；

(2)以上述制得的α-Fe₂O₃纳米管阵列为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电化学体系，在氧化石墨烯分散液中，以循环伏安法沉积并还原石墨烯片层到α-Fe₂O₃纳米管阵列基底上，结束后用去离子水洗涤，氮气吹干，制得石墨烯/α-Fe₂O₃纳米管阵列；

(3)以上述制得的石墨烯/α-Fe₂O₃纳米管阵列基片为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，构成三电极电化学体系，在含有1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基磺酸盐的铜盐水溶液中，以恒电压法沉积Cu₂O纳米颗粒到石墨烯/α-Fe₂O₃纳米管阵列基片表面，沉积完成后用去离子水洗涤，氮气吹干，制得Cu₂O/石墨烯/α-Fe₂O₃纳米管阵列复合物；

(4)首先调节蒽醌染料废水的pH为6-10，然后向染料废水中加入上述制得的Cu₂O/石墨烯/α-Fe₂O₃纳米管阵列复合物作为催化剂，通入空气，并在光照条件下搅拌处理10-20h，光照处理后过滤，滤后废水达到排放标准。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述氟化物为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或几种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述电解液中，氟化物的质量浓度为0.1-0.4wt％，去离子水的体积分数为0.5-4％。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.25-2.0mg/ml。