[发明专利]一种降解罗丹明B的二氧化锰催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水污染处理技术领域，提供了一种降解罗丹明B的二氧化锰催化剂及其制备方法和应用。制备方法如下：将四水合氯化锰溶解于异丙醇中，得到四水合氯化锰溶液；将高锰酸钾溶液，滴入到四水合氯化锰溶液中，得到棕色溶液；将棕色溶液在高温下，磁力搅拌冷凝回流，得到棕色浑浊液；将得到的棕色浑浊液过滤得到固体物，并对固体物充分洗涤、烘干，即得到目标产物α‑MnO₂。本发明的优点是制备方法操作简单、成本低，合成的催化剂绿色无毒、水稳定性好且催化剂回收再利用性好；应用方面突破传统光催化剂的光域限制，在常温、弱光、酸性、中性及碱性环境下均可降解废水中罗丹明B，催化效果好，降解率接近100%。

技术领域

本发明属于水污染处理技术领域，具体涉及一种降解罗丹明B的二氧化锰催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

罗丹明B是一种人工合成的碱性荧光染料，也被称为四乙基罗丹明，玫瑰红B，或碱性玫瑰精，俗称花粉红，呈红色至紫罗兰色粉末，分子式为C₂₈H₃₁CLN₂O₃，分子量为479.01。它具有艳丽的色泽，超强的着色力，用很少量的染料就可得到很深的颜色，用于制造油漆等颜料及棉、麻、蚕、丝等织物和皮革制品的染色，是一种工业染料。同时，罗丹明B在溶液中具有很强的荧光性，可用作细胞荧光染色剂。

随着我国工业的快速发展，罗丹明B作为工业废水中典型的有机污染物产量日益增多。但欧洲食品安全局(EFSA)已经确认罗丹明B具有潜在的毒性、致癌性和致突变性。由国际癌症研究署化学品致癌风险评价表明，罗丹明B主要是经皮肤接触吸收，呼吸道吸入，食入等三种途径对人体造成急性和慢性的中毒伤害。被肠道吸收的罗丹明B会随着血液流动而分布到各脏器，从而导致人的皮肤和内脏红染，肺水肿，肝细胞灶性坏死，肾间质血管齡血，脑间血管齡血，也肌纤维断裂，横纹模糊及消失，最终导致人死亡。

目前，最普遍用于降解罗丹明B的方法为半导体光催化法，半导体TiO₂作为光催化剂具有较好应用前景，然而其只能吸收太阳光谱中的紫外(UV)光，这极大地限制了TiO₂在光催化降解中的应用。同时，高浓度的染料往往表现出致密的颜色，这将进一步降低由于透光率差的光催化效率。因此，亟需更多高效降解罗丹明B的催化材料，据研究，同属于过渡金属氧化物的二氧化锰具有较好的催化性能，其中，α晶型结构二氧化锰表现出高的催化活性，α-MnO₂每个锰离子由6个氧离子所包围形成八面体基本结构单元([MnO₆])，八面体的共用棱沿c轴方向形成双链,这些双链的八面体与邻近的双链共用顶角,形成2×2大隧道结构，孔道直径约为其孔径较大，可以很好的嵌入一些水分子和一些直径小于0.3nm的阳离子，从而使其有很强的分子吸附性和氧化还原性。深入研究其性能将为开发高效、环保、节能的有机物污染治理提供有效的解决方法。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，提供一种降解水中有机污染物罗丹明B的二氧化锰催化剂的制备方法。本发明的另一个目的在于提供上述二氧化锰催化剂的应用。本发明选择操作方法简单，安全系数高的吸附法与化学氧化法协同催化降解有机染料，且催化剂稳定性好、降解效果高、可回收再利用性好，在废水处理方面有着广泛的应用前景。

本发明的技术方案如下：一种降解罗丹明B的二氧化锰催化剂，制备方法包括如下步骤：

步骤一：将四水合氯化锰溶解于异丙醇中，得到四水合氯化锰溶液；

步骤二：将高锰酸钾颗粒加入去离子水中，充分溶解得到高锰酸钾溶液，滴入到四水合氯化锰溶液中，得到棕色溶液；

步骤三：将棕色溶液在高温下，磁力搅拌冷凝回流，得到棕色浑浊液；

步骤四：将步骤三得到的棕色浑浊液过滤得到固体物，并对固体物充分洗涤、烘干，即得到目标产物α-MnO₂。