申請日2017.09.25
公開(公告)日2018.01.19
IPC分類號C02F1/30; B01J23/80; C02F101/30
摘要
一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，涉及一種治理化學廢水的方法，Zn0.99Fe0.01O光催化材料的制備以六水合硝酸鋅、六水合氯化鐵、檸檬酸、檸檬酸鈉和氫氧化鉀為材料采用共沉淀法，經過攪拌混合、沉淀、洗滌、干燥、研磨、煅燒的工藝步驟進行制備。光催化劑Zn0.99Fe0.01O能夠顯著提高溴氰菊酯的光降解速率，在125W高壓熒光汞燈照射下，當溴氰菊酯初始濃度為100 mg/L、Zn0.99Fe0.01O的質量濃度為1.0g/L、反應溫度為30℃、pH值為7.38、反應時間為6h時，溴氰菊酯廢水的去除率達到90%以上。本方法工藝簡單、對環境無二次污染、原材料來源廣泛、價格便宜易于工業化，容易快速轉化應用。
權利要求書
1.一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，其特征在于，所述方法光催化劑Zn0.99Fe0.01O的制備和溴氰菊酯的光催化降解，具體過程如下：
Fe摻雜ZnO光催化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)準確稱取2.9453 g Zn(NO3)2·6H2O和0.2703 g FeCl3·6H2O溶解于蒸餾水，并定容到100 mL，得到Zn2+和Fe3+總濃度為0.1 mol/L均勻混合溶液，其中鐵離子摻雜量為1%;
(2)準確稱取0.9607 g的檸檬酸和1.4705 g二水檸檬酸鈉溶解于蒸餾水中，并定容到100 mL，得到總濃度為0.1 mol/L檸檬酸和檸檬酸鈉的混合溶液，確定檸檬酸和檸檬酸鈉的摩爾比為1:1;
(3)將(1)和(2)溶液混合，在30 ℃、轉速為700 r/min的恒溫定速磁力攪拌器上攪拌0.5 h，使之充分反應，得到檸檬酸鋅和檸檬酸鐵的絡合物;
(4)將濃度為0.5 mol/L的KOH溶液逐滴加入(3)中，邊滴邊攪拌，溫度和轉速同上，當溶液的pH值達到9.0～10.0之間時停止滴加，靜置12 h，然后以6000 r/min的轉速對樣品離心0.5 h，將所得沉淀用蒸餾水清洗直至清洗液近于中性;
(5)將清洗后的沉淀放入80 ℃干燥箱中烘干，至恒重，并研磨過100目篩，備用;
(6)將研磨后的粉末放入坩堝中，并置于500 ℃馬弗爐中煅燒2 h，即得Fe摻雜ZnO光催化材料;
溴氰菊酯廢水的光催化降解：
以高壓熒光汞燈為光源，Zn0.99Fe0.01O為催化劑進行光降解溴氰菊酯廢水，每隔30min取一次樣;利用紫外可見分光光度計在波長268 nm處測量樣品的吸光度值，依據標準曲線計算溴氰菊酯的初始質量濃度和降解后濃度，并計算去除率;
(1);
式(1)中，- 溴氰菊酯初始質量濃度，mg/L;- 降解后溶液的質量濃度，mg/L。
2.根據權利要求1所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，其特征在于，所述溴氰菊酯的初始濃度為100 mg/L。
3.根據權利要求1所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，其特征在于，所述溴氰菊酯廢水中所施加的Zn0.99Fe0.01O的質量濃度為1.0 g/L。
4.根據權利要求1所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，其特征在于，所述光催化反應溫度為30 ℃。
5.根據權利要求1所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，其特征在于，所述光降解反應的pH為7.38，即中性條件。
6.根據權利要求1所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，其特征在于，所述光催化降解的最佳時間為6 h。
說明書
一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法
技術領域
本發明涉及一種治理化學廢水的方法，特別是涉及一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法。
背景技術
我國是農業大國，農藥一直是我國農業經濟的支柱產業，對國民經濟的發展作出了突出貢獻。菊酯類農藥因其在防治農業害蟲方面具有經濟、高效、方便等特點，成為國內外大量生產和廣泛使用的主要品種。溴氰菊酯作為人工合成的第三代擬除蟲菊酯類殺蟲劑，具有活性高、用量少和光穩定的特性，成為防治農牧漁林業遭受蟲害的主要品種。但隨著農藥工業的飛速發展、生產規模的擴大、農耕者對農藥的不合理使用，致使地下水資源和生態環境受到了嚴重破壞，同時通過食物鏈的富集，引發食品安全問題，給人類健康帶來巨大威脅。因此，開發有效治理高濃度菊酯類廢水的技術方法已成為世界環保技術領域亟待解決的問題。
目前，處理溴氰菊酯廢水的方法主要有物理法、化學法、生物法和光降解等方法。雖然物理法相對簡單，但是存在吸附劑重復使用和穩定性差等問題;化學法處理成本高且常常給環境帶來二次污染;生物法雖然成本低廉且不存在二次污染，但處理周期長且微生物容易受到環境條件的影響。而光催化氧化處理技術工藝簡單、成本較低，可以在常溫、常壓下氧化分解結構穩定的有機物，具有節能、高效以及無二次污染的特點，是一種很有發展前途的廢水處理方法。近年來有不少關于光催化降解有機污染物的報道。Lachheb等探討了在紫外燈照射下ZnO對5種染料(茜素S、藏花橙G、甲基紅、剛果紅和亞甲藍)的降解，在紫外光和催化劑的共同作用下，這幾種染料完全降解為CO2、SO42-、NH4+或NO3-。VuHi等研究了磺酰脲類除草劑(Cinosulfaron和Triasulfuron)的ZnO光降解機理和效果，動力學反應級數分列為1級和1/2級，最終降解產物為無色無臭的氰尿酸。ZnO因其無毒、催化活性高和氧化能力強等優點常作為光催化反應中的催化劑。
發明內容
本發明的目的在于提供一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，該方法以高壓熒光汞燈為光源，分別以六水合三氯化鐵和六水合硝酸鋅為材料制備無二次污染并能回收再利用的Zn0.99Fe0.01O催化劑材料，同時確定Zn0.99Fe0.01O催化劑材料的最佳用量并對環境條件進行優化，推動光催化技術在溴氰菊酯廢水的修復過程技術和理論。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，所述方法光催化劑Zn0.99Fe0.01O的制備和溴氰菊酯的光催化降解，具體過程如下：
Fe摻雜ZnO光催化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)準確稱取2.9453 g Zn(NO3)2·6H2O和0.2703 g FeCl3·6H2O溶解于蒸餾水，并定容到100 mL，得到Zn2+和Fe3+總濃度為0.1 mol/L均勻混合溶液，其中鐵離子摻雜量為1%;
(2)準確稱取0.9607 g的檸檬酸和1.4705 g二水檸檬酸鈉溶解于蒸餾水中，并定容到100 mL，得到總濃度為0.1 mol/L檸檬酸和檸檬酸鈉的混合溶液，確定檸檬酸和檸檬酸鈉的摩爾比為1:1;
(3)將(1)和(2)溶液混合，在30 ℃、轉速為700 r/min的恒溫定速磁力攪拌器上攪拌0.5 h，使之充分反應，得到檸檬酸鋅和檸檬酸鐵的絡合物;
(4)將濃度為0.5 mol/L的KOH溶液逐滴加入(3)中，邊滴邊攪拌，溫度和轉速同上，當溶液的pH值達到9.0～10.0之間時停止滴加，靜置12 h，然后以6000 r/min的轉速對樣品離心0.5 h，將所得沉淀用蒸餾水清洗直至清洗液近于中性;
(5)將清洗后的沉淀放入80 ℃干燥箱中烘干，至恒重，并研磨過100目篩，備用;
(6)將研磨后的粉末放入坩堝中，并置于500 ℃馬弗爐中煅燒2 h，即得Fe摻雜ZnO光催化材料;
溴氰菊酯廢水的光催化降解：
以高壓熒光汞燈為光源，Zn0.99Fe0.01O為催化劑進行光降解溴氰菊酯廢水，每隔30min取一次樣;利用紫外可見分光光度計在波長268 nm處測量樣品的吸光度值，依據標準曲線計算溴氰菊酯的初始質量濃度和降解后濃度，并計算去除率;
(1);
式(1)中，- 溴氰菊酯初始質量濃度，mg/L;- 降解后溶液的質量濃度，mg/L。
所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，所述溴氰菊酯的初始濃度為100 mg/L。
所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，所述溴氰菊酯廢水中所施加的Zn0.99Fe0.01O的質量濃度為1.0 g/L。
所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，所述光催化反應溫度為30 ℃。
所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，所述光降解反應的pH為7.38，即中性條件。
所述的一種高效治理溴氰菊酯廢水的方法，所述光催化降解的最佳時間為6 h。
