[发明专利]一种光催化降解染料废水的方法

说明书

本发明公开了一种光催化降解染料废水的方法，属于废水处理技术领域，纳米级氧化锌与微米级氧化镓按化学计量比1:1称取，置于玛瑙研钵中仔细研磨；研磨充分的样品不需压片装入刚玉坩埚中，先在600℃预烧10小时后取出再次研磨，然后再在900℃煅烧15小时，取出充分研磨后备用；采用负载3wt％的Au助催化剂，称取0.1000g ZnGa₂O₄材料加入装有300mL染料污水的反应器中进行光催化降解反应。选择具有高稳定性的ZnGa₂O₄作为光催化剂，采用传统的高温固相法合成材料容易在工业上放大，光催化始终不需要加入牺牲剂和氧化剂，并且系统的研究了在光催化剂上负载6种助催化剂来提升其光催化效率。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种光催化降解染料废水的方法，具体地说，涉及一种ZnGa₂O₄光催化降解染料废水的方法。

背景技术

染料作为一种重要的化工原料被广泛地应用于食品、纺织和造纸行业。在染料的生产及使用过程中会产生大量的污水，并且废水具有组成成分复杂(含有多种无机金属离子和有机成分)、色度高、可生化性能低的特点。采用传统生化处理法很难对其进行有效的降解，并且反应时间长、运行成本高，有些甚至还会对环境造成二次污染。然而采用绿色的光催化技术处理染料污水具有反应周期短、无二次污染的优点，因此开发一种光催化技术高效降解染料污水具有重要意义。

当前光催化技术受到关注，尤其是环境光催化技术。但是很多光催化剂仍然面临着稳定性不足，规模化合成很困难，需要加入额外的牺牲剂或者氧化剂，以及光催化效率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化降解染料废水的方法。该方法选择具有高稳定性的ZnGa₂O₄作为光催化剂，采用传统的高温固相法合成材料容易在工业上放大，光催化过程中不需要加入牺牲剂和氧化剂，并且系统的研究了在光催化剂上负载6种助催化剂来提升其光催化效率。

其技术方案如下：

一种光催化降解染料废水的方法，包括以下步骤：

步骤1、纳米级氧化锌与微米级氧化镓按化学计量比1:1称取，总质量控制在1.2000g，置于玛瑙研钵中仔细研磨。研磨充分的样品不需压片装入刚玉坩埚中，先在600℃预烧10小时后取出再次研磨，然后再在900℃煅烧15小时，取出充分研磨后备用。

步骤2、制备的ZnGa₂O₄样品的粉末衍射图采用配备Cu靶为X射线源的PANalyticalX’eprt衍射仪在工作电压和电流分别为40kV和40mA的条件下测试扫描范围为5°～90°获得；紫外漫反射光谱图谱采用岛津生产的配制有积分球的UV-3600分光光度计测得，其中以BaSO₄作为反射参考标准；

步骤3、采用原位光沉积法负载助催化剂，采用负载3.0wt％的Au助催化剂，先称取0.1000g ZnGa₂O₄于反应器中，按负载量计算所需要的助催化剂的用量为6mL，再加入196mL含甲醇的体积比为2vol％的溶液；使用磁力搅拌器使催化剂悬浮在溶液中，在紫外光下照射2小时。光照结束后，静置溶液倒掉水溶液并烘干催化剂备用；

步骤4、未负载助催化剂的ZnGa₂O₄的光催化降解罗丹明B染料的测定，称取0.1000gZnGa₂O₄材料加入装有300mL染料污水的反应器中，染料污水的浓度为13.3ppm，然后采用300W的长弧高压汞灯作为光源进行辐照，光催化过程为先进行半小时的暗反应，再进行时间为两小时的光照实验，光照时每间隔十分钟即取样检测吸光度。