一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物及其制備方法和應用技術

本發(fā)明專利技術涉及一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物K2Ni(WO4)2及其制備方法和應用，屬于無機功能材料制備技術領域。本發(fā)明專利技術將鉀化合物、鎳鹽、鎢酸鹽和檸檬酸，依次加入水中，攪拌溶解，然后加入乙二醇，升溫到100℃～130℃，繼續(xù)攪拌形成凝膠；然后將凝膠在400℃～900℃條件下煅燒4～15小時，優(yōu)選在550℃～700℃條件下煅燒7小時，制得所述的三元催化劑組合物K2Ni(WO4)2。本發(fā)明專利技術的三元催化劑組合物在常溫常壓、無需光照射條件下即能高效催化雙氧水氧化分解廢水中的亞甲基藍染料，亞甲基藍的降解率達到95％以上，具有制備簡單快速，降解有機污染物速度快且效果顯著，處理成本低，不產生二次污染等優(yōu)點。另外，本發(fā)明專利技術的催化劑還可多次循環(huán)使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于無機功能材料制備
，涉及一種能催化含亞甲基藍染料廢水的催化劑組合物，尤其涉及一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物K2Ni(WO4)2及其制備方法和應用。
技術介紹
目前有機染料廢水已經成為主要的水體污染源之一，該廢水具有水量大、濃度高、成分復雜、色度深和難降解等特點，大多數染料還具有毒性、致癌、致畸和致突變的作用。亞甲基藍是一種重要的有機化學合成陽離子染料，工業(yè)應用非常廣泛，例如，可應用于麻、蠶絲織物、紙張的染色及竹、木的著色，應用于生物、細菌組織的染色以及應用于制造墨水和色淀等。亞甲基藍在工業(yè)上的廣泛應用也將導致含亞甲基藍染料廢水對水體的嚴重污染。目前有機染料廢水的處理方法主要有生物法、混凝法、光催化法、吸附法、膜分離法及高級氧化技術等，生物法受pH值、溫度、鹽份和染料種類等因素的影響，使得生物法處理的效果不夠理想；混凝法的運行費用較高，泥渣量大而且脫水困難，適用的pH值范圍窄；光催化法需要光源照射體系，在實際應用中受天氣影響大；吸附法易受水中的懸浮物和油脂等影響，而且吸附劑用量大和費用高；膜分離法分為電滲析法、反滲透法、納濾法和超濾法等，其中電滲析法、反滲透法、納濾法的優(yōu)點是染料去除率高，能回收廢水中的染料，工藝簡單，但是所用膜的成本較高，操作壓力較大，造成膜法的能耗偏高，影響了其工業(yè)化應用；傳統(tǒng)的超濾法由于膜孔徑較大，難以去除低分子量的有機污染物。在氧化技術法中，通常是采用由亞鐵離子和雙氧水組成的芬頓試劑降解有機染料，原理是亞鐵離子催化雙氧水分解有機物，但該方法采用的亞鐵離子原料難以回收而且存在二次污染等缺點。申請?zhí)枮?01110058905.0的專利申請公開了一種可降解MB工業(yè)廢水的Cu2S催化劑的制備方法和應用，該專利將二價銅與有機物4-氯-3-氨基苯磺酸反應制備銅有機配合物，然后以乙二醇和乙二胺為溶劑，加入銅有機配合物和可溶性硫化物，在水熱反應釜反應6～48小時制得Cu2S催化劑，但是Cu2S催化雙氧水降解亞甲基藍染料的時間是100分鐘，該方法存在催化劑Cu2S制備方法復雜，降解亞甲基藍時間長等缺陷。申請?zhí)枮?00510122782.7的專利公開了一種亞甲基藍染料廢水處理方法及催化劑制備方法，該方法以溶劑熱法制備錳的納米結構氧化物，并催化雙氧水分解亞甲基藍染料，同樣存在催化劑制備復雜，降解亞甲基藍染料時間長等不足。
技術實現思路
鑒于現有技術的不足，本專利技術的目的在于解決現有技術中存在的上述技術問題，提供一種簡單有效的一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物及其制備方法和應用。為了實現上述目的，本專利技術通過大量試驗研究后獲得了如下技術方案：本專利技術的一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物，是一種三元復合氧化物，所述復合氧化物的通式為K2Ni(WO4)2，所述復合氧化物可作為催化劑催化雙氧水氧化降解廢水中的亞甲基藍染料。上述所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，所述方法包括如下步驟：(1)將鉀化合物、鎳鹽、鎢酸鹽和檸檬酸依次加入水中，攪拌溶解，所述鉀化合物中的鉀、鎳鹽中的鎳、鎢酸鹽中的鎢和檸檬酸的摩爾比為2：1：2：5～10；(2)加入乙二醇，乙二醇加入量為檸檬酸摩爾數的3倍，攪拌10min后，加熱到100℃～130℃，繼續(xù)攪拌形成凝膠；(3)將凝膠在400℃～900℃下煅燒4～15小時，得到三元復合氧化物K2Ni(WO4)2。進一步地，上述技術方案中所述的用于催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，其中步驟(3)中所述的煅燒溫度為550℃～700℃，煅燒時間為7小時。進一步地，上述技術方案中所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，步驟(1)中所述鉀化合物中的鉀、鎳鹽中的鎳、鎢酸鹽中的鎢和檸檬酸的摩爾比為2：1：2：6。進一步地，上述技術方案中所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，其中步驟(1)中所述的鉀化合物選自如下的一種或多種：氫氧化鉀、氯化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、甲酸鉀、醋酸鉀、檸檬酸鉀。進一步地，上述技術方案中所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，步驟(1)中所述的鎳鹽為硝酸鎳、硫酸鎳、醋酸鎳、氯化鎳中的一種或幾種。進一步地，上述技術方案中所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的制備方法，其中步驟(1)中所述的鎢酸鹽為鎢酸銨和/或鎢酸鉀。上述所述的三元催化劑組合物用于催化降解含亞甲基藍染料廢水的方法，包括將所述催化劑組合物懸濁于含亞甲基藍染料廢水中，再加入氧化劑雙氧水進行處理。上述所述的催化劑組合物用于催化降解含亞甲基藍染料廢水的方法，優(yōu)選按0.5～4.0g/L廢水的比例加入所述催化劑組合物K2Ni(WO4)2，按2.0～23.0g/L廢水的比例加入雙氧水，然后在攪拌條件下處理5～30分鐘。本專利技術的三元催化劑組合物應用于含亞甲基藍染料廢水的處理方法是：以三元復合氧化物K2Ni(WO4)2為催化劑，降解反應條件為：亞甲基藍濃度在1mg/L～90mg/L范圍，處理每升亞甲基藍染料廢水的催化劑用量為0.5～4g，雙氧水加入量為2.0～23.0g/L，溶液體系處于常溫常壓，當亞甲基藍溶液體積為40mL，濃度為10mg/L時，在攪拌下加入催化劑0.10g，雙氧水0.3g，催化降解10分鐘，亞甲基藍的降解率達到95％以上，殘余溶液顏色為無色，將殘余溶液替換為新的亞甲基藍溶液后再進行催化劑再循環(huán)使用，結果表明，催化劑在第二次循環(huán)、第三次循環(huán)使用中的亞甲基藍染料的降解率都達到90.0％以上。本專利技術在常溫常壓下，無需光照射下能有效處理亞甲基藍染料廢水，本專利技術的催化劑具有催化降解效率高，制備工藝流程簡單，無二次污染產生，并且運行費用低等特點，有很高的實際應用價值。與現有技術相比，本專利技術涉及的一種用于催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物的K2Ni(WO4)2及其制備方法和應用，具有如下突出的實質性特點和顯著的進步：(1)本專利技術的催化劑K2Ni(WO4)2制備方法簡單；(2)本專利技術的催化劑K2Ni(WO4)2活性高，能在較短的時間內快速而且高效地降解廢水中的亞甲基藍污染物；(3)本專利技術的廢水處理方法在常溫常壓下即可進行，工藝流程簡單和成本低；(4)本專利技術的廢水處理方法不需要采用任本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物，是一種復合氧化物，其特征在于：所述復合氧化物的通式為K2Ni(WO4)2。

【技術特征摘要】
1.一種能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物，是一種復合氧化
物，其特征在于：所述復合氧化物的通式為K2Ni(WO4)2。
2.一種根據權利要求1所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組
合物的制備方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：
(1)將鉀化合物、鎳鹽、鎢酸鹽和檸檬酸依次加入水中，攪拌溶解，所述鉀化
合物中的鉀、鎳鹽中的鎳、鎢酸鹽中的鎢和檸檬酸的摩爾比為2：1：2：5～10；
(2)加入乙二醇，乙二醇加入量為檸檬酸摩爾數的3倍，攪拌10min后，加
熱到100℃～130℃，繼續(xù)攪拌形成凝膠；
(3)將凝膠在500℃～900℃下煅燒4～15小時，得到三元復合氧化物
K2Ni(WO4)2。
3.根據權利要求2所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合物
的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述的煅燒溫度為550℃～700℃，煅燒時間
為7小時。
4.根據權利要求2或3所述的能催化降解含亞甲基藍染料廢水的三元催化劑組合
物的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述鉀化合物中的鉀、鎳鹽中的鎳、鎢酸鹽
中的鎢和檸檬酸的摩爾比為2：1：2：6。
5.根據權利要求2或3所述的...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周國華，湯橋橋，
申請(專利權)人：湖北工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42