[发明专利]一种非均相臭氧催化降解印染废水的工艺

摘要

本发明公开了一种催化臭氧降解印染废水的处理工艺，其采用的催化剂为氮、钴共掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂，该催化剂活性组分特殊的纳米管状结构以及氮元素和钴元素的掺杂使其具有高效的催化臭氧降解活性，该处理工艺具有操作简单、成本低廉、降解效率高等优点。

主权项

1.一种臭氧催化氧化降解印染废水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：取一定量印染废水经过滤去除其中的颗粒物，然后加入1L烧瓶中，通过加酸或碱调节废水的pH至4.5～8.5，然后向其中通入N2至废水中无残留氧气存在，随后向其中加入一定量的氮、钴共掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂，并于室温下向其中通入稳定的臭氧气流，通过调节臭氧发生器电流的大小，控制臭氧流量为10～40mg·L‑1·h，催化臭氧反应一段时间后完成对印染废水的降解；其中氮、钴共掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂与印染废水的质量体积比为5～15g：1L，催化臭氧反应的时间为0.1～2.5h；所述的氮、钴共掺杂氧化铈纳米管磁性催化剂的制备方法包括如下步骤：一、磁性Fe3O4纳米颗粒的制备：采用化学共沉淀法制备Fe3O4纳米颗粒：在N2保护下，将FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O溶解于蒸馏水中，在磁力搅拌的作用下充分混合；将上述溶液加热到85～95℃，逐滴加入氨水，在500～700rpm的转速下反应1～2h，反应完成后，通过磁铁分离，并用蒸馏水反复洗涤至溶液呈中性，然后真空干燥得到磁性Fe3O4纳米颗粒；二、SiO2包裹磁性Fe3O4纳米颗粒的制备：为避免磁性Fe3O4纳米颗粒在负载于壳聚糖上的过程中由于酸性溶剂的存在而被溶解，在其表面包裹一薄层SiO2，取步骤一制得的Fe3O4纳米颗粒置于三口烧瓶中，依次加入体积分数为20%～50%的乙醇水溶液、氨水和正硅酸四乙酯，在30～40℃，转速200～300rpm的条件下反应22～25h；反应完成后，利用磁铁分离产物，用蒸馏水反复洗涤至滤液呈中性，真空干燥得到SiO2包裹磁性Fe3O4纳米颗粒；三、基底的制备：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，向其中加入上述SiO2包裹的磁性Fe3O4纳米颗粒搅拌均匀，然后加入交联剂，得到凝胶状物质即为负载磁性颗粒后的壳聚糖基底；四、N、Co共掺杂CeO2纳米管的制备：称取0.5～0.9g Ce(NO3)3·6H2O和1.5～2.0g尿素溶于80～100mL去离子水中，搅拌30～60min，将溶液转移200～250mL圆底烧瓶中，在80～90℃的油浴中搅拌24～48h，冷却后离心干燥得到Ce(OH)CO3，称取0.2～0.4g Ce(OH)CO3固体分散于40～80mL去离子水中，加入0.05～0.1gCo(NH2)6Cl3和4.5～5g NaOH搅拌30～45min，转移到100～150mL反应釜中，在120～130℃反应24～36h，冷却至室温后过滤并用无水乙醇和去离子水分别清洗3遍，所得固体在120℃干燥20h后得到的黄色粉末为N、Co共掺杂CeO2纳米管，水热反应后N、在CeO2纳米管中的含量为4.5～6.5wt%，Co在CeO2纳米管中的含量为3.5～5.2wt%。