[发明专利]一种用于染料废水处理的酞菁催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于染料废水处理的酞菁催化剂及其制备方法。该制备方法利用微生物将银离子还原附着到酞菁‑纳米纤维素二元催化剂上。微生物是中间葡萄糖醋杆菌、木醋杆菌或汉森醋杆菌；酞菁为氨基磺酸基金属酞菁；银离子由硝酸银、醋酸银或乳酸银提供；制备方法是：1.配制含有酞菁的葡萄糖培养液，2.将微生物置于培养液中培养，3.配制含有银离子、葡萄糖的混合溶液，4.将步骤2所得产物置于步骤3所得混合溶液中，并加入微生物，5.将步骤4所得产物清洗后得到催化剂。采用本发明的技术方案实现银离子在酞菁表面还原，过程中无需添加化学还原剂、保护剂和有机溶剂，具有方法简单、反应条件温和、工艺绿色、成本低廉等优点。

技术领域

本发明属于有机废水处理技术领域；具体涉及一种用于染料废水处理的酞菁催化剂及其制备方法。

背景技术

印染行业是工业废水排放大户，印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使浆料、人造丝碱解物、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水脱色效果率也非常有限。因此开发经济有效实用的印染废水处理技术已成为当今环保行业关注的重点。

金属酞菁类化合物能够用作有机废水处理的催化剂，其是一类性能优异的功能性小分子，具有如下特异性能：(1)π电子在整个酞菁环上共轭而使得诸多氧化、还原催化反应可在其特殊的分子结构上进行，(2)金属酞菁环同时具有电子给体和电子受体的特性，(3)化学性质稳定，基于以上特性，金属酞菁类化合物可作为催化剂被应用于诸多领域。金属酞菁的催化反应活性与其电子转移效率高度相关，若能在催化体系中引入电导性材料，提高金属酞菁的电子传输效率，则可有效提升其催化反应活性。

金属银薄膜导电性能优异，且具有很高的比表面积和表面活性，是一种广受关注的催化剂或催化辅助剂，将金属银覆盖于金属酞菁表面，可获得一种新型的导电型酞菁复合材料。化学法是一种最常见的制备金属银薄膜的方法，包括液相化学还原法、光化学还原法、电化学还原法、溶胶-凝胶法和水热法等。光化学还原法、电化学还原法、溶胶-凝胶法和水热法需要光、电等特殊条件或特定设备，具有操作不便、费用较高等缺点。液相化学还原法还原银离子的基本原理是在溶液中通过硼氢化钠、有机胺、抗坏血酸和甲醛等化学还原剂将银离子还原为金属银粒子，在化学还原的过程中还需加入聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯醇(PVA)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等保护剂。由于化学法在反应过程中需用到特殊的化学还原剂、有机保护剂乃至有机溶剂，经处理后将不可避免地产生有害物质，给环境造成负担。

发明内容

本发明的目的在于针对现有染料废水处理所用的催化剂存在的缺陷，提供一种可用于高效处理染料废水的酞菁催化剂及其制备方法；通过在金属酞菁表面覆盖金属银粒子可改善其导电性能，从而提升其催化反应活性。该催化剂对于有机染料具有优异的催化氧化降解活性，相比于酞菁分子本身，其催化效率显著提高，且可重复循环使用。同时，本发明提供的制备方法具有简单、绿色、环境友好、反应条件温和的特点，利用微生物实现银离子在酞菁表面的还原，制备获得金属银覆盖导电型酞菁复合材料，克服了现有技术存在的化学法还原银离子常需用到特殊的化学还原剂和有机保护剂，且经处理后将不可避免地产生有害物质，从而给环境造成负担等不足，

本发明提供的一种用于染料废水处理的酞菁催化剂，通过酞菁-纤维素复合材料的表面上附着银膜得到。

作为优选，所述的银膜通过将酞菁-纤维素复合材料置于含有银离子和醋杆菌的溶液处理得到。

作为优选，所述的酞菁-纤维素复合材料通过将酞菁置于含有醋杆菌的溶液处理得到。

作为优选，所述的醋杆菌为中间葡萄糖醋杆菌Gluconacetobacter intermedius、木醋杆菌Acetobacter xylinum和汉森醋杆菌Acetobacter Hansenii中的一种或多种。