[发明专利]一种基于相变的热释电效应降解有机染料的方法

说明书

本发明公开了一种基于相变的热释电效应降解有机染料的方法，将无铅压电材料BZT‑xBCT加入有机染料污水中，在室温附近范围内改变温度使无铅压电材料BZT‑xBCT发生相变，通过相变引起的极化电荷降解污水中的有机染料。本发明的降解方法没有二次污染，适合工业化生产，对于污水有机染料的降解具有重要意义。

技术领域

本发明涉及污水处理方法，特别是涉及一种基于相变的热释电效应降解有机染料的方法。

背景技术

随着人类生活水平的提高，衣物、印刷、食品等众多与人类生活密切相关的行业也在高速发展，但同时也产生了含有大量有机物质的印染污水。大多数有机染料在水中化学性质稳定，溶解度大，使得实际生产中污水处理工艺开发困难。至今，已经有各种物理、化学和生物方法被用于去除污水中的有机染料。如利用活性炭吸附、超滤、反渗透等的物理方法，但该方法只是把染料从液相转移到固相，容易造成二次污染；化学法使用的催化材料只能使用一次，不能循环使用；生物法的适用范围有限；目前广泛使用的光催化法存在着带隙较宽，对太阳光的利用率低等问题。因此需要寻求一种更加高效、环保的方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于相变的热释电效应降解污水中有机染料的方法，该方法操作简单，降解效果佳，无二次污染。

技术方案：本发明的基于相变热释电效应降解污水中有机染料的方法，将无铅压电材料BZT-xBCT加入有机染料污水中，室温下改变温度使无铅压电材料BZT-xBCT发生相变，通过相变引起的极化电荷降解污水中的有机染料。即通过温度变化促使无铅压电材料BZT-xBCT发生相变，通过热释电效应材料极化方向发生改变，在材料表面产生极化电荷，利用极化电荷产生的O2·和OH·以降解污水中的有机染料。

将无铅压电材料BZT-xBCT加入有机染料污水中，在有机染料污水和BZT-xBCT的混合液的温度越过BZT-xBCT相变温度时，BZT-xBCT发生相变，通过相变引起的极化电荷降解污水中的有机染料。

其中，所述BZT-xBCT为无铅压电材料锆钛酸钡钙Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃(即简称BZT-xBCT)，x的范围为0～1，该材料的合成为现有技术；材料形态可以为纳米纤维、纳米粉末、纳米颗粒等。进一步地，x的范围优选为0.2～0.6。

无铅压电材料BZT-xBCT的浓度高，催化效果好，但是提高压电材料浓度会提高催化成本。综合考虑催化效果与成本，优选地，有机染料污水中，无铅压电材料BZT-xBCT的浓度为5mg/L～5g/L，即每1L有机染料污水中，无铅压电材料BZT-xBCT的加入量为5mg～5g。进一步地，无铅压电材料BZT-xBCT的浓度为20mg/L～50mg/L。

其中，处理过程中，BZT-xBCT可以经历多次高温到低温的相变过程。可选地，相变的循环次数为1～1000次。过多的循环次数会延长催化时间，为了达到高效降解有机染料的目的，进一步地，循环次数为5～20次。

优选地，x的范围为0.2～0.6，循环次数为5～20次；进一步地，x为0.5，循环次数为5～20次。

其中，所述无铅压电材料的形态为纳米纤维、纳米粉末或纳米颗粒。

实际处理时，可以用任何方式改变有机染料污水和BZT-xBCT混合液温度使BZT-xBCT发生相变；改变温度的方式包括加热-冷却、辐照、昼夜温差或现有技术中其他可实现改变温度的方式。其中，加热-冷却方式可以是自然温差，也可以是人工加热-冷却。

本发明可实现在室温附近范围内，改变温度使材料发生相变，优选地，改变的温度范围为0～60℃。