[发明专利]一种光催化降解染料废水的处理工艺

说明书

本发明提出了一种光催化降解染料废水的处理工艺，其采用的可见光催化剂为离子液体修饰的钙钛矿包裹类水滑石光催化剂。该催化剂以具有光催化活性的钙钛矿包裹类水滑石为基底，修饰能够提高基底对可见光利用率以及能够提高其光催化活性的离子液体，所述离子液体为1‑甲基‑3氨丙基六氟磷酸盐。本发明解决了现有技术中染料废水降解效率低的问题，适用于降解污染水体中的有机染料。

技术领域

本发明涉及一种光催化降解染料废水的处理工艺，采用离子液体修饰的钙钛矿包裹类水滑石光催化剂，该处理工艺具有操作简单、成本低廉、降解效率高等优点。

背景技术

工业发展离不开染料的使用，染料广泛地应用于纺织、造纸、印刷、食品、制药、复印和打印等许多领域。全世界工业染料约有10万种，每年约有100万吨的产量。由染料产生的工业废水是当前水体的主要污染之一，全世界每年随废水排放到环境中的染料约6万吨。我国是染料生产和出口大国，生产量、出口量均占世界第一。在染料生产和纺织品印染过程中，工业染料的排放，改变了天然水的性质和组分，使水体受到生理、物理、化学、生物性污染，不仅对环境和生产造成了危害，更重要的是危害到人类身体的健康。

水是人类生活最重要的组成部分，水的问题将直接影响国民经济和社会的发展，基于染料废水的种种危害，对染料废水的处理势在必行。染料废水具有组成复杂、水量及水质变化大、高色度、高含盐量、可生化性差等特点，是难处理的工业废水之一。传统的处理方法往往达不到满意的去除效果，近年来臭氧氧化法、高温深度氧化法、光催化氧化法、超声波降解法等物化技术不断出现，尤其是光催化氧化技术的使用备受关注。目前使用最普遍的光催化剂是TiO₂，但其对太阳能利用率不高。因此，研制可提高太阳能利用率的新型光催化剂成为新的焦点。

钙钛矿型复合氧化物（ABO₃）以其稳定的晶体结构与良好的催化活性已成为光催化领域的热点之一。当A与B离子被半径相近的金属离子取代后，引入了能提高催化活性的点缺陷，而晶型没有发生根本改变，但是提高了此类氧化物的催化活性。近年来对ABO₃及其掺杂型化合物光催化降解染料废水的研究报道越来越多。

水滑石（LDHs）是一种阴离子型层状化合物，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，因此又称为层状双羟基复合金属氧化物。水滑石的组成可以通过不同方式来调变，层间的阴离子也可以被许多其他阴离子所取代，层间距的大小取决于层间阴离子以及层与阴离子间静电作用的状态，改性后的水滑石一般被称为类水滑石材料。以水滑石和类水滑石为载体或部分载体的催化剂已有不少研究。

离子液体是指含有离子的液体。它们是液态盐，不需要溶于溶剂。一般而言，当一种盐在100℃以下是以液态形式存在时，就称之为离子液体。烷基咪唑、吡啶、铵和磷离子是典型的阳离子。离子的大小和对称性可以防止形成较强的晶体晶格，也就是说仅仅少量的热能即可克服晶格能，并且能够破坏其固态晶体结构。目前已有离子液体能够增强催化剂光解水制氢活性的研究，但将离子液体负载于适宜的载体上用于制备具有优异光催化降解染料废水的催化剂则鲜有报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种降解染料废水的催化剂、制备方法及其处理工艺，其采用可见光催化的方式降解其中的染料，采用的光催化剂为离子液体修饰的钙钛矿包裹类水滑石光催化剂。

该可见光降解染料废水的处理工艺，包括如下步骤：

取一定量的染料废水，经过絮凝去除其中的颗粒物，其中染料的浓度为5mg/L～20mg/L，向其中加入一定量的离子液体修饰的钙钛矿包裹类水滑石光催化剂，暗光下进行超声分散30min，使得催化剂吸附完全，然后在400-600W滤除紫外光的氙灯光源下进行常温可见光催化反应0.5-3h，所述光催化剂与染料废水的用量比为20～40g：100L，氙灯与所述染料废水的液面距离为18cm～22cm，完成对染料的降解。

所述染料为刚果红、酸性红A或酸性红G中的一种或多种。