一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，具体涉及一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法，本发明专利技术以自制石墨烯负载量子点为催化剂，以双氧水为氧化剂，对烯酰吗啉含酚废水进行氧化，邻苯二酚的氧化降解率达到99%以上。本发明专利技术催化剂形貌尺寸为纳米级别，纳米级的结构利于提高催化氧化的速率，缩短氧化降解的生产周期；而且本发明专利技术催化剂可针对酚类物质具有普适的催化降解效果。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法。
技术介绍
酚是工业生产废水中毒性高、难降解有机物之一，含酚废水不仅严重污染环境，造成农业、渔业的损失，而且危害人类的健康，含酚废水的治理得到世界各国的广泛重视。目前国内外处理含酚废水的常见方法主要有物理法、化学法和生化法及组合工艺等。酚类化合物成分比较复杂，如苯酚、甲酚、氯酚、对硝基苯酚等，所以含酚废水处理难度大。生化法大多采用酶催化，可以针对特定化学反应得蛋白质、RNA或其复合体，具有催化效率高、专一性强、作用条件温和的特点，但是大多数酶的本质是蛋白质，这就造成了酶容易因外界条件的改变而失活，另外，酶的提取过程繁琐，造价高，不能重复使用也成为限制酶使用的关键因素。烯酰吗啉是一类杀菌剂，主要用于防治葡萄等果树上的霜霉病及晚疫病等；在烯酰吗啉的生产过程中会用到大量的邻苯二酚原料，所以后续生产中导致大量含酚废水难以处理。石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。它的厚度大约为0.335nm，根据制备方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大约1nm左右，水平方向宽度大约10nm到25nm，是除金刚石以外所有碳晶体（零维富勒烯，一维碳纳米管，三维体向石墨）的基本结构单元。量子点是由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级。量子点一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由IIB～ⅥA或IIIA～VA元素组成)制成的、稳定直径在2～20nm的纳米粒子。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由IIB．VIA族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或IIIA．VA族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。作为一种新颖的半导体纳米材料，量子点具有许多独特的纳米性质。未有文献报道将量子点负载到石墨烯上来催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服生化处理无法大规模使用解决含酚废水处理的问题，提供一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法，包括以下步骤：1）预处理：将烯酰吗啉高含量含酚废水采用活性炭纤维过滤，吸附去除机械杂质、凝胶状固体和部分含酚物质得滤液；2）催化氧化：向滤液中加入石墨烯负载量子点的催化剂、氧化剂搅拌反应，过滤去除石墨烯负载量子点的催化剂得处理后的低含量含酚废水；所述石墨烯负载量子点的催化剂由以下制备方法制备：a)癸烯、醋酸镉、醋酸锌、月桂硫醇加入反应器中搅拌，100-120℃下加热反应40-50min；按重量计算，癸烯：醋酸镉：醋酸锌：月桂硫醇=15:4:6:30；b)向反应器中加入碲粉、硒粉和硫化钠，升温至150-160℃下反应20-30min；按重量计算，碲粉：硒粉：硫化钠：醋酸镉=3:2:1:4；c)向反应器中加入巯基乙酸、聚乙烯醇，升温至160-180℃下搅拌反应30-40min得巯基化量子点溶液；按重量计算，巯基乙酸：聚乙烯醇：醋酸镉=22:56:7；本专利技术中碲粉、硒粉和硫化钠与醋酸镉、醋酸锌作用生成CdS、CdSe、CdTe、CdSeS、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnSeS等混合的量子点核；然后这些混合的量子点核与巯基乙酸、聚乙烯醇相互作用生成巯基乙酸和聚乙烯醇结合的量子点；d)巯基化量子点溶液中加入石墨烯粉末，160-180℃下搅拌反应30-40min；本专利技术中可以添加不同的石墨烯粉末从而达到不同负载量的催化剂，优选的石墨烯粉末用量为醋酸镉用量的80-100倍；e)降温至室温，向体系中加入庚烷沉降，然后过滤；f)过滤出的产品在氮气的氛围下高温煅烧得石墨烯负载量子点的催化剂。优选的，催化氧化工序中，石墨烯负载量子点的催化剂用量为滤液重量的0.01%wt-10%wt；优选的，石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水方法中在步骤1）预处理后将滤液采用无机酸将pH调节至4-5，然后再进行步骤2）催化氧化工序；由于烯酰吗啉含酚废水pH较高，通常pH在7以上，然而研发过程中发现，直接对活性炭纤维过滤后的废水进行催化氧化容易使催化剂中毒导致催化剂用量需大大过量，并且需要大量的双氧水才能达到较好的氧化效果。所述的无机酸优选为盐酸、硫酸或磷酸。优选的，催化氧化工序中，所述氧化剂为双氧水，双氧水可以采取浓度为50%wt、27.5%wt、30%wt或35%wt，也可根据需要将市售双氧水加水稀释至低浓度双氧水进行催化氧化。优选的，催化氧化工序中，反应温度为10-15℃；高温下氧化剂利用率低，低温下催化氧化周期长。优选的，所述高温煅烧的温度为300-600℃，优选为420-500℃；本专利技术制备出的石墨烯负载量子点的催化剂必须经过煅烧才能具有良好的催化效果，且煅烧温度直接影响催化活性的大小，所以在后期煅烧过程中必须控制煅烧温度，420-500℃制备出的形貌和催化效果最为优异。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1）本专利技术石墨烯负载量子点的催化剂可催化氧化处理烯酰吗啉含酚废水，催化剂用量少，且可以回收利用，相比于生化处理烯酰吗啉含酚废水具有更低的成本、更广泛的适用范围；2）本专利技术石墨烯负载量子点的催化剂不仅可以催化烯酰吗啉含酚废水（主要含邻苯二酚），而且对对硝基苯酚、对氯苯酚均具有很好的降解效果。3）本专利技术制备的催化剂形貌尺寸为纳米级别，纳米级的结构利于提高催化氧化的速率，缩短氧化降解的生产周期。附图说明图1为本专利技术制备的石墨烯负载量子点的催化剂SEM表征图和局部放大图，其中图1右上角为局部放大图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。烯酰吗啉含酚废水来源于湖北康宝泰精细化工有限公司生成废水，pH=7.2-8.1；密度为0.945-1.124g/cm³，颜色为黄褐色；废水中邻苯二酚的含量为720-780ppm。实施例1一、制备石墨烯负载量子点的催化剂a)癸烯、醋酸镉、醋酸锌、月桂硫醇加入反应器中搅拌，100-120℃下加热反应40-50min；按重量计算，癸烯：醋酸镉：醋酸锌：月桂硫醇=15:4:6:30，其中醋酸镉的投料量为1kg；b)向反应器中加入碲粉、硒粉和硫化钠，升温至150-160℃下反应20-30min；按重量计算，碲粉：硒粉：硫化钠：醋酸镉=3:2:1:4；c)向反应器中加入巯基乙酸、聚乙烯醇，升温至160-180℃下搅拌反应30-40min得巯基化量子点溶液；按重量计算，巯基乙酸：聚乙烯醇：醋酸镉=22:56:7；d)巯基化量子点溶液中加入石墨烯粉末，160-180℃下搅拌反应30-40min；石墨烯粉末加入量为醋酸镉重量的90倍；e)降温至室温，向体系中加入庚烷沉降，然后过滤；f)过滤出的产品在氮气的氛围下420-500℃煅烧得石墨烯负载量子点的催化剂。制备出的催化剂形貌为图1所示，本专利技术制备出的石墨烯负载量子点的催化剂为纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）预处理：将烯酰吗啉高含量含酚废水采用活性炭纤维过滤，吸附去除机械杂质、凝胶状固体和部分含酚物质得滤液；2）催化氧化：向滤液中加入石墨烯负载量子点的催化剂、氧化剂搅拌反应，过滤去除石墨烯负载量子点的催化剂得处理后的低含量含酚废水；所述石墨烯负载量子点的催化剂由以下制备方法制备：a) 癸烯、醋酸镉、醋酸锌、月桂硫醇加入反应器中搅拌，100‑120℃下加热反应40‑50min；按重量计算，癸烯：醋酸镉：醋酸锌：月桂硫醇=15:4:6:30；b) 向反应器中加入碲粉、硒粉和硫化钠，升温至150‑160℃下反应20‑30min；按重量计算，碲粉：硒粉：硫化钠：醋酸镉=3:2:1:4；c) 向反应器中加入巯基乙酸、聚乙烯醇，升温至160‑180℃下搅拌反应30‑40min得巯基化量子点溶液；按重量计算，巯基乙酸：聚乙烯醇：醋酸镉=22:56:7；d) 巯基化量子点溶液中加入石墨烯粉末，160‑180℃下搅拌反应30‑40min；e) 降温至室温，向体系中加入庚烷沉降，然后过滤；f) 过滤出的产品在氮气的氛围下高温煅烧得石墨烯负载量子点的催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯负载量子点催化降解烯酰吗啉含酚废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）预处理：将烯酰吗啉高含量含酚废水采用活性炭纤维过滤，吸附去除机械杂质、凝胶状固体和部分含酚物质得滤液；2）催化氧化：向滤液中加入石墨烯负载量子点的催化剂、氧化剂搅拌反应，过滤去除石墨烯负载量子点的催化剂得处理后的低含量含酚废水；所述石墨烯负载量子点的催化剂由以下制备方法制备：a)癸烯、醋酸镉、醋酸锌、月桂硫醇加入反应器中搅拌，100-120℃下加热反应40-50min；按重量计算，癸烯：醋酸镉：醋酸锌：月桂硫醇=15:4:6:30；b)向反应器中加入碲粉、硒粉和硫化钠，升温至150-160℃下反应20-30min；按重量计算，碲粉：硒粉：硫化钠：醋酸镉=3:2:1:4；c)向反应器中加入巯基乙酸、聚乙烯醇，升温至160-180℃下搅拌反应30-40min得巯基化量子点溶液；按重量计算，巯基乙酸：聚乙烯醇：醋酸镉=22:56:7；d)巯基化量子点溶液中加入石墨烯粉末，160-180℃下搅拌反应30-40min；e)降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴亚，杨志远，于法鹏，杨冰雪，
申请(专利权)人：山东本源晶体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37