[发明专利]一种利用二维层状黑磷处理污染水体的方法

说明书

本发明涉及甲基橙的光催化降解技术，具体的说是一种利用二维层状黑磷处理污染水体的方法。将二维黑磷溶液加入至待处理含甲基橙的污染水体中，通过紫外光或可见光照射进而降解污水中甲基橙。采用本发明的方法能在对环境几乎无二次污染的情况下降解甲基橙污染废水，对水体能达到一定的净化效果。

技术领域

本发明涉及甲基橙的光催化降解技术，具体的说是一种利用二维层状黑磷处理污染水体的方法。

背景技术

工业污水问题长期处于人们的关注重点之中。其中，印染废水由于产量巨大、毒性强、较难生化性、较高的色度及高有机物含量问题，使其降解难度一直居高不下。其中，偶氮染料是在印染工艺中应用最广泛的一类染料，甲基橙作为偶氮染料的代表物质，应用广泛，产量巨大，且甲基橙在自然界中，稳定性高，难以自然降解，所以寻求一种合适的降解方式是长时间以来的研究重点。甲基橙染料废水目前常见的降解方式有吸附法、絮凝沉淀法、电化学降解法、生物降解法等。但目前的降解方案中，依然存在一些不够完美的方面，如吸附法中，吸附剂在环境中会产生二次污染，且吸附剂的收集和再生均较为困难；絮凝沉淀法中，絮凝剂在系统中引入外来组分，产生二次污染，且絮凝后产物进入底泥中，在较长时间内反而会逐步再次扩散进入水体并污染水质；电化学降解法能耗高、成本高，在经济方面有着相比于其他方法的绝对性缺陷等。因此，选择一种合适的降解甲基橙的方法已经成为含甲基橙印染废水的一个重要研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在自然条件下或提供少量能量就可以对甲基橙进行降解，且环境友好，利用二维层状黑磷处理污染水体的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种利用二维黑磷降解甲基橙污染水体的处理方法，将二维黑磷溶液加入至待处理含甲基橙的污染水体中，通过紫外光或可见光照射进而降解污水中甲基橙。

所述光源为350W氙灯，所述紫外波长范围为285～420nm；可见光波长大于420nm，两种光照的光解时间大于120min，时间越长降解越充分。

所述二维黑磷溶液与待处理含甲基橙的污染水体在厌氧、避光条件下按体积比为1:30-1:50的比例混合。优选的混合比例为1：35-1:40。

所述二维黑磷溶液与待处理含甲基橙的污染水在厌氧、避光条件下混合，使得二维黑磷溶液与待处理污水中甲基橙得以吸附平衡，直至甲基橙浓度不再发生变化，约2-3h。

所述二维黑磷溶液为将块体黑磷与水按质量体积比为1:3000-1:4500比例混合，经细胞破碎仪超声处理1-2天。而后以1700-1850r的离心速度离心15-20min，收集滤液再以3500-3680r离心15-20min，取沉淀与水混合，经水浴超声分散处理3-5min得二维黑磷溶液。

所述水为自来水、去离子水、超纯水等；由于超纯水中杂质及含氧物质较少，可以防止黑磷被水中含氧物质氧化，一般可采用超纯水。

所述沉淀与超纯水混合，经超声处理分散得浓度为150-300ppm的二维黑磷溶液。

原理：本发明利用二维层状黑磷作为光催化剂，其在水中可以良好的分散，比表面积大，对较宽波段范围的紫外、可见光有吸收能力，降解及代谢最终产物为磷酸及磷酸盐类物质，无毒副作用，对甲基橙污染水体可以做到环境友好的降解。

本发明具有如下优点：

本发明利用二维层状黑磷作为光催化剂，其在水中可以良好的分散，比表面积大，能够对较宽波段范围的紫外、可见光有吸收能力，降解及代谢最终产物为磷酸及磷酸盐类物质，无毒副作用，对甲基橙污染水体可以做到环境友好的降解。对于含有甲基橙的废水，经该方法降解后，可以达到明显的褪色效果，通过液相色谱分析，明显发现甲基橙对应峰面积的减小，说明可以对环境中甲基橙废水有着明显的光催化降解效果。

附图说明