[发明专利]一种光催化吸附剂及其制备方法和在污水处理中的应用

说明书

本发明提出了一种光催化吸附剂及其制备方法和在污水处理中的应用，所述吸附剂为负载Fe₃O₄‑CdS‑Ag的氧化石墨烯‑埃洛石纳米管气凝胶，其比表面积为3200‑3510m²/g，密度为0.15‑0.17mg/cm³。本发明制得的光催化吸附剂制备工艺简单、成本较低、可操作性强，所得吸附剂能够快速吸附去除污水中重金属离子，如砷离子、钴离子，杂藻杂菌，有机污染物以及CO₂，具有高效的吸附效果，且具有磁性和杀菌性，可以利用磁场从污水中去除钴离子，污水净化后，还可以利用磁场高效去除光催化吸附剂，便于后处理，因此具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种光催化吸附剂及其制备方法和在污水处理中的应用。

背景技术

随着中国工业化的不断加速，涉及污水排放的行业越来越多，包括矿山开采、金属冶炼、化工、印染、皮革、农药、饲料等，再加上一些污染企业的违法开采、超标排污等问题突出，使有机污染物以及重金属污染事件出现高发态势。工业废水的不合理排放造成的水体污染一直都是一个严重的环境问题，重金属离子在低浓度时即有很高的毒性，能在生物有机体中累积，引起一系列失调和疾病，染料分子结构中含有不饱和基团N≡N、C=C、-N=O等，拥有不同的色度、极性以及酸碱性，一般方法很难有效破坏这些共扼体系结构。因此，从工业废水中分解有机污染物、分离移除重金属离子对于环境保护和人类健康有着至关重要的作用。砷是一种半金属元素，无臭无味，普遍存在于天然水体和工业废水中，并且被认为是毒性最大的无机污染物。无机状态下的砷元素主要以亚砷酸根和砷酸根两种形式存在于水体中，且亚砷酸根的毒性比砷酸根高10倍，长期暴露于高砷环境中会对人体产生重大危害。

目前，用于重金属处理的方法主要有化学沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法等。化学沉淀法主要使用石灰石类碱性物质，使重金属离子产生沉淀分离出来，但从水体分离出来的重金属离子又沉淀到河底的淤泥中，依然对环境和生物体造成危害；活性炭吸附法和离子交换法可以很好的从水体中分离出重金属，但其成本太高，应用也受到限制。现有去除废水中钴离子的方法主要有热处理、提取、吸附、离子交换、电解还原和膜分离等。热处理工艺包括蒸发、焚烧和玻璃化，热处理过程中需要消耗大量的能源。离子交换法需要开发出具有更高选择性的新型离子交换树脂来去除废水中的钴离子，同时还需降低工艺成本。吸附法由于具有工艺操作简单、成本相对较低、能够循环利用等优点，已被证明是去除废水中包括钴离子在内的重金属离子去除的有效方法。

光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。近年来，光催化应用技术研究发展十分迅速，这项新技术具有能耗低、操作流程简易、反应条件温和等优势，可在室温下将水、空气和土壤中有机物完全氧化成无毒、无害的物质，避免了二次污染。特别是在降解有机污染物方面表现突出，能有效降解包括抗生素制药废水、含硫燃料废水、发酵类生产废水、精细化工废水等在内的多种有机废水，以达到排放标准。

将光催化技术与吸附技术合二为一，不仅可以有效降解污水中有机污染物，还可以高效吸附污水中的重金属离子，从而使得污水处理技术更加简单、便捷和高效。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光催化吸附剂及其制备方法和在污水处理中的应用，具有制备工艺简单、成本较低、可操作性强的特点，所得吸附剂能够快速吸附去除污水中重金属离子，如砷离子、钴离子，杂藻杂菌，有机污染物以及CO₂，具有高效的吸附效果，且具有磁性和杀菌性，可以利用磁场从污水中去除钴离子，污水净化后，还可以利用磁场高效去除光催化吸附剂，便于后处理，因此具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种光催化吸附剂的制备方法，所述吸附剂为负载Fe₃O₄-CdS-Ag的氧化石墨烯-埃洛石纳米管气凝胶，制备方法包括：