本发明专利技术涉及一种秸秆纤维素‑氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水的方法。包括如下步骤：秸秆浆分散在四甲基哌啶氮氧化物和溴化钠中，逐滴加入碱性次氯酸钠溶液；剧烈搅拌下反应数小时，以氢氧化钠调节前述溶液的pH；抽滤洗净烘干即得纳米秸秆纤维素；含有适量秸秆纤维素、六水合硝酸铈溶于去离子水与乙醇的混合溶液中并搅拌均匀，混合物转移至高压反应釜中反应；离心分离后用乙醇和去离子水清洗；烘干得到秸秆纤维素‑氧化铈成品；将其加入初始浓度为3~10 mg/L的含六价铬废水中，搅拌均匀后用氙灯照射30分钟以上，测定处理后的六价铬浓度并计算去除率。该秸秆纤维素‑氧化铈复合物处理六价铬废水去除率高，处理成本低且环境友好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水的方法，属于污水处理
技术介绍
近年来，随着大众对环境保护意识的增强，各种水处理新技术应运而生。光催化技术被认为是一种具有极大发展潜力的水处理新技术之一。由于其可以直接利用太阳光，环境友好等特点，正受到越来越多的关注。冶金和采矿工业的蓬勃发展造成排放到环境中的含重金属铬的废水日益增多，对环境造成了巨大威胁。含铬废水排放到水体后难以被生物降解，会对水生动、植物和人类产生潜在的危害甚至致癌。而光催化还原六价铬可以有效地降低铬的毒性。氧化铈是一种常见的稀土氧化物，也是热门光催化剂之一，其带隙宽度为3.2电子伏特。通常情况下，只能在紫外光照射下产生电子的跃迁，产生大量自由基从而发生光催化反应。但是如果合适选择模板材料，将氧化铈均匀分散在模板上，不但能取得更好的光催化效果，还能通过其与模板材料的协同作用，降低带隙宽度，使得复合物在可见光下具有较好的光催化性能。秸秆是常见的农业废弃物，已经有很多文献证实它能作为模板材料使用；且秸秆经过合适地出来后能分离出纤维素。这能有效提高模板材料的比表面积。因此，将秸秆纤维素与氧化铈复合不仅能开发秸秆的新用途还能获得良好光催化性能的光催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种含铬废水的处理方法，具体涉及秸秆纤维素-氧化铈复合物催化还原处理含铬废水的方法，此复合物具有优良的可见光光催化性能。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)称取10～20克秸秆浆，加入至含有0.05～0.2克的TEMPO和0.5～1.5克溴化钠的水溶液中，得到第一混合液；(2)配置质量分数3～6％的次氯酸钠溶液，用0.05～0.3摩尔/升的盐酸溶液调节其pH；(3)将步骤(2)得到的次氯酸钠溶液缓慢加入至步骤(1)所得第一混合液中，剧烈搅拌，得到第二混合液；(4)用0.2～1.0摩尔/升的氢氧化钠溶液调节步骤(3)得到的第二混合液的pH，反应得到第三混合液；(5)将步骤(4)得到的第三混合液抽滤去除水分后，用去离子水清洗反复清洗，直至第三混合液的pH值为7.0，将清洗后的第三混合液置于烘箱中在40～60℃下烘干得到即得纳米级别的秸秆纤维素；(6)将5～10mL去离子水和10～40mL乙醇混合均匀得到乙醇溶液，将六水合硝酸铈、步骤(4)得到的秸秆纤维素混合均匀后加入乙醇溶液中，边加入边搅拌使秸秆纤维素均匀分散且使六水合硝酸铈完全溶解，然后继续加入0.1～0.5g聚乙烯吡咯烷酮，并搅拌使其溶解，得到第四混合液；(7)将步骤(6)得到的第四混合液转移至高压反应釜中，在160～180℃下反应15～24小时，得到反应后的第五混合液；(8)对步骤(7)得到的第五混合液进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，直至第五混合液的pH值不低于6.8，将清洗后的第五混合液置于烘箱中在50～70℃下烘干10～20小时得到秸秆纤维素-氧化铈复合物成品；(9)取5～10mg秸秆纤维素-氧化铈复合物成品加入到40mL含六价铬废水中，所述含六价铬废水的六价铬初始浓度C0为3～10mg/L，pH值为4.01～6.93；(10)将步骤(9)所得的含秸秆纤维素-氧化铈复合物成品的含六价铬废水加入到玻璃容器中，密封；(11)将步骤(10)的玻璃容器放入光催化反应器的暗箱中进行搅拌，控制温度为25℃，得到固液混合物；(12)经步骤(11)搅拌结束后，打开氙灯，将步骤(11)得到的固液混合物在氙灯下照射35～120分钟，进行光催化；(13)经步骤(12)光催化结束后，抽取5mL步骤(12)的固液混合物中含染料废水，过滤，得到清液；(14)取2毫升步骤(13)得到的清液，用紫外分光光度法测定经秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化还原处理后的六价铬浓度Ce；计算经秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水后六价铬去除率＝(C/C0)*100％，其中，C＝C0-Ce。步骤(2)中，pH范围为9～11。步骤(3)中，搅拌频率不低于200转/分钟。步骤(4)中，pH范围为9～11。步骤(6)中，所述的秸秆纤维素的质量为0.05～0.25克、六水合硝酸铈的质量为20～50毫克。步骤(11)中，搅拌时间为30～60分钟。步骤(12)所述的氙灯的功率为400W。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：①步骤(2)和步骤(4)pH必须控制在合适的范围内才能得到纳米级的秸秆纤维素。②在氧化铈合成体系中加入秸秆纤维素是为了调控氧化铈的结构，促使氧化铈复合物具有更大的比表面积和更好的分散性能，在催化过程中，秸秆纤维素与氧化铈的协同作用，能有效降低氧化铈的带隙宽度，从而确保所得复合物在可见光区具有催化活性。③本专利技术制得的秸秆纤维素-氧化铈中秸秆纤维素：氧化铈的重量比大约为(0.5～2.5):1，具有优异的光催化还原水中六价铬的性能，且成本较低，用于还原含六价铬废水具有很高的光催化去除率，具有较高的潜在工业应用价值。对于初始浓度为3～7mg/L且pH值为4～6的含六价铬废水，按照3～10mg三氧化二铁硫化钼复合物投入到30mL的废水中，氙灯照射30～90分钟后，去除率可达70％以上。④对于初始浓度为3mg/L且pH值为5.11的含六价铬废水，按照6mg秸秆纤维素-氧化铈复合物投入到30mL的废水中，氙灯照射90分钟以上即可将六价铬基本被还原。对于初始浓度为7mg/L且pH值为5.11的含六价铬废水，按照6mg秸秆纤维素-氧化铈复合物投入到30mL的废水中，氙灯照射90分钟超过70％六价铬被还原。该秸秆纤维素-氧化铈复合物处理六价铬废水去除率高，处理成本低且环境友好。若能市场化，将会取得较好的经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例1的秸秆纤维素-氧化铈复合物扫描电镜图。图2为本专利技术实施例5的秸秆纤维素-氧化铈复合物扫描电镜图。图3为本专利技术实施例10的秸秆纤维素-氧化铈复合物扫描电镜图。图4是本专利技术中不同质量的秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化六价铬的效果图。图5是本专利技术的秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化六价铬的效果随溶液pH变化图。具体实施方式实施例1本专利技术的一种秸秆纤维素-氧化铈复合物催化还原处理含铬废水的方法，依次包括如下步骤：(1)称取10～20克秸秆浆，加入至含有0.05～0.2克的TEMPO和0.5～1.5克溴化钠的水溶液中；(2)配置质量分数3～6％的次氯酸钠溶液，用0.05～0.3摩尔/升的盐酸溶液调节其pH在合适的范围；(3)将(2)缓慢加入至步骤⑴所得混合液中，剧烈搅拌；(4)用0.2～1.0摩尔/升的氢氧化钠溶液调节步骤⑶pH在合适的范围并保持反应数小时；(5)步骤(4)的反应产物抽滤去除水分后，用去离子水清洗反复清洗，直至溶液的pH值接近7.0，将清洗后的反应产物置于烘箱中在40～60℃下烘干得到即得纳米级别的秸秆纤维素；(6)将5～10mL去离子水和10～40mL乙醇混合均匀，称取步骤⑸得到的秸秆纤维素、适量的六水合硝酸铈，混合均匀后加入所述乙醇溶液中，边加入边搅拌使秸秆纤维素均匀分散且使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种秸秆纤维素‑氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）称取10~20克秸秆浆，加入至含有0.05~0.2克的四甲基哌啶氮氧化物TEMPO和0.5~1.5克溴化钠的水溶液中，得到第一混合液；（2）配置质量分数3~6%的次氯酸钠溶液，用0.05~0.3摩尔/升的盐酸溶液调节其pH；（3）将步骤（2）得到的次氯酸钠溶液缓慢加入至步骤（1）所得第一混合液中，剧烈搅拌，得到第二混合液；（4）用0.2~1.0摩尔/升的氢氧化钠溶液调节步骤（3）得到的第二混合液的pH，反应得到第三混合液；（5）将步骤（4）得到的第三混合液抽滤去除水分后，用去离子水清洗反复清洗，直至第三混合液的pH值为7.0，将清洗后的第三混合液置于烘箱中在40~60℃下烘干得到纳米级别的秸秆纤维素；（6）将5~10 毫升去离子水和10~40 毫升乙醇混合均匀得到乙醇溶液，将六水合硝酸铈、步骤（4）得到的秸秆纤维素混合均匀后加入乙醇溶液中，边加入边搅拌使秸秆纤维素均匀分散且使六水合硝酸铈完全溶解，然后继续加入0.1~0.5克聚乙烯吡咯烷酮，并搅拌使其溶解，得到第四混合液；（7）将步骤（6）得到的第四混合液转移至高压反应釜中，在160~180 ℃下反应15~24小时，得到反应后的第五混合液；（8）对步骤（7）得到的第五混合液进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，直至第五混合液的pH值不低于6.8，将清洗后的第五混合液置于烘箱中在50~70℃下烘干10~20小时得到秸秆纤维素‑氧化铈复合物成品；（9）取5~10毫克秸秆纤维素‑氧化铈复合物成品加入到40毫升含六价铬废水中，所述含六价铬废水的六价铬初始浓度C0为3~10毫克/升，pH值为4.01~6.93；（10）将步骤（9）所得的含秸秆纤维素‑氧化铈复合物成品的含六价铬废水加入到玻璃容器中，密封；（11）将步骤（10）的玻璃容器放入光催化反应器的暗箱中进行搅拌，控制温度为25℃，得到固液混合物；（12）经步骤（11）搅拌结束后，打开氙灯，将步骤（11）得到的固液混合物在氙灯下照射35~120分钟，进行光催化；（13）经步骤（12）光催化结束后，抽取5毫升经处理的步骤（12）的固液混合物，过滤，得到清液；（14）取2毫升步骤（13）得到的清液，用紫外分光光度法测定经秸秆纤维素‑氧化铈复合物光催化还原处理后的六价铬浓度Ce；计算经秸秆纤维素‑氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水后六价铬去除率 =（C/ C0）*100%，C=C0‑Ce。...
【技术特征摘要】
1.一种秸秆纤维素-氧化铈复合物光催化还原处理含铬废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）称取10~20克秸秆浆，加入至含有0.05~0.2克的四甲基哌啶氮氧化物TEMPO和0.5~1.5克溴化钠的水溶液中，得到第一混合液；（2）配置质量分数3~6%的次氯酸钠溶液，用0.05~0.3摩尔/升的盐酸溶液调节其pH；（3）将步骤（2）得到的次氯酸钠溶液缓慢加入至步骤（1）所得第一混合液中，剧烈搅拌，得到第二混合液；（4）用0.2~1.0摩尔/升的氢氧化钠溶液调节步骤（3）得到的第二混合液的pH，反应得到第三混合液；（5）将步骤（4）得到的第三混合液抽滤去除水分后，用去离子水清洗反复清洗，直至第三混合液的pH值为7.0，将清洗后的第三混合液置于烘箱中在40~60℃下烘干得到纳米级别的秸秆纤维素；（6）将5~10毫升去离子水和10~40毫升乙醇混合均匀得到乙醇溶液，将六水合硝酸铈、步骤（4）得到的秸秆纤维素混合均匀后加入乙醇溶液中，边加入边搅拌使秸秆纤维素均匀分散且使六水合硝酸铈完全溶解，然后继续加入0.1~0.5克聚乙烯吡咯烷酮，并搅拌使其溶解，得到第四混合液；（7）将步骤（6）得到的第四混合液转移至高压反应釜中，在160~180℃下反应15~24小时，得到反应后的第五混合液；（8）对步骤（7）得到的第五混合液进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，直至第五混合液的pH值不低于6.8，将清洗后的第五混合液置于烘箱中在50~70℃下烘干10~20小时得到秸秆纤维素-氧化铈复合物成品；（9）取5~10毫克秸秆纤维素-氧化铈复合物成品加入到40毫升含六价铬废水中，所述含六价铬废水的六价铬初始浓度C0为3~10毫克/升，pH值为...
【专利技术属性】
技术研发人员：张娅，温芳芳，谈晶，王宏归，周芝峰，陈雅洁，刘婧冉，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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