[发明专利]一种臭氧催化降解染料废水的处理工艺

权利要求书

1.一种臭氧催化氧化降解印染废水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

取一定量印染废水经过滤去除其中的颗粒物，然后加入1L烧瓶中，通过加酸或碱调节废水的pH至5～10，然后向其中通入N₂至废水中无残留氧气存在，随后向其中加入一定量的钴掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂，并于室温下向其中通入稳定的臭氧气流，通过调节臭氧发生器电流的大小，控制臭氧流量为15～35mg·L^-1·h，催化臭氧反应一段时间后完成对印染废水的降解；

其中钴掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂与印染废水的质量体积比为5～15g：1L，催化臭氧反应的时间为0.1～2.5h；

所述的钴掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂的制备方法包括如下步骤：

一、磁性Fe₃O₄纳米颗粒的制备：采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄纳米颗粒：在N₂保护下，按1:1.9的摩尔比将FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O溶解于蒸馏水中，在磁力搅拌的作用下充分混合；将上述混合溶液加热到90℃，按FeCl₂·4H₂O与NH₃的摩尔比为1:10向其中逐滴加入氨水，在600rpm的转速下反应1h，反应完成后，通过磁铁分离，并用蒸馏水反复洗涤至溶液呈中性，然后真空干燥得到平均粒径为30nm的磁性Fe₃O₄纳米颗粒；

二、SiO₂包裹磁性Fe₃O₄纳米颗粒的制备：为避免磁性Fe₃O₄纳米颗粒在负载于壳聚糖上的过程中由于酸性溶剂的存在而被溶解，在其表面包裹一薄层SiO₂； 取0.2g步骤一制得的Fe₃O₄纳米颗粒置于三口烧瓶中，依次加入200mL体积分数为20%的乙醇水溶液、1mL氨水和3mL正硅酸四乙酯，在30℃，转速20rpm的条件下反应22h；反应完成后，利用磁铁分离产物，用蒸馏水反复洗涤至滤液呈中性，真空干燥得到SiO₂包裹磁性Fe₃O₄纳米颗粒；其中SiO₂薄层的厚度为5nm；

三、基底的制备：将8g壳聚糖溶于0.5wt%醋酸溶液中，向其中加入上述1g SiO₂包裹的磁性Fe₃O₄纳米颗粒搅拌均匀，然后加入10wt%的戊二醛，得到凝胶状物质即为负载磁性颗粒后的壳聚糖基底；

四、Co掺杂CeO₂纳米管的制备：称取0.7g Ce(NO₃)₃·6H₂O和1.8g尿素溶于80mL去离子水中，搅拌40min，将溶液转移200mL圆底烧瓶中，在80℃的油浴中搅拌24h，冷却后离心干燥得到Ce(OH)CO₃； 称取0.3g Ce(OH)CO₃固体分散于50mL去离子水中，加入0.035g CoCl₂和5gNaOH搅拌30min，转移到100mL反应釜中，在120℃反应24h，冷却至室温后过滤并用无水乙醇和去离子水分别清洗3遍，所得固体在120℃干燥20h后得到的黄色粉末为Co掺杂CeO₂纳米管；

五、催化臭氧降解印染废水催化剂的制备：将Co掺杂的CeO₂纳米管分散于蒸馏水中超声分散成悬浮液，然后将其加入到200mL含有前述壳聚糖基底溶液中，40℃条件下超声20min，随后调节水浴温度为60℃，体系pH为9，搅拌反应4h，即得到催化剂；其中Co掺杂的CeO₂纳米管与壳聚糖基底的质量比为1：13。