一种协同处理电镀废水中Cr(制造技术

本发明专利技术公开一种协同处理电镀废水中Cr(

【技术实现步骤摘要】
一种协同处理电镀废水中Cr(
Ⅵ
)与含氟化合物的方法


[0001]本专利技术涉及一种协同处理电镀废水中Cr(
Ⅵ
)与含氟化合物的方法，属于环境保护和光催化材料制备领域。

技术介绍

[0002]铬及其化合物作为一种重要原料被广泛的应用在采矿、电镀、发电、皮革、印染等行业。其中电镀行业是含铬废水的主要来源，在生产过程，如电镀废液、镀件清洗以及设备冷却水中均含有大量的金属铬及其化合物。其中Cr(VI)是一种公认的剧毒重金属，具有“三致性”，即致癌性、致畸性、致突变性。截至2018年，我国规模以上的电镀企业（含电镀车间）在2万家左右，每年排放废水超过40亿m3。另外，为了使镀件产品性能更加优越同时减少电镀过程产生酸雾，在合金镀件酸活化过程中，往往会添加一定量氢氟酸、氟化氢铵对活化后镀件进行预处理，将表面的氧化物质洗脱去，使镀件表面更加光滑、耐腐；使用全氟辛基磺酸盐、1
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氯代全氟烷基醚磺酸钾等全氟/多氟烷基化合物抑制电镀铬雾。因此，电镀废水中除含大量含重金属(如六价铬、铜、镍、锌、铁等)离子外，还含有一定数量的酸、碱、盐类、氟有机物等物质，导致电镀废水的成分复杂，处理难度大。由此可见，同时高效去除工业废水中重金属铬及含氟化合物成为亟待解决的问题。
[0003]相关研究工作已表明纳米TiO2在光催化治理Cr(VI)水体污染方面具有良好效果，但是传统的TiO2粉体光催化剂具有在水溶液中易团聚、难以回收，易流失的特点，而采用固定床进行重金属废水处理时又存在流体阻力大等问题，从而一定程度限制了其大规模工业化应用。
[0004]本专利技术方法中合成的大颗粒介孔球形光催化剂合成方法简单、能耗低，不仅解决了粉体光催化剂在重金属吸附和有机污染物催化降解过程中流体阻力和易于流失的问题，同时可利用电镀废水中的大量氟化物作为牺牲剂，通过有机污染物的降解过程消耗光生空穴，从而减少光生电子
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空穴对的复合率，增加有效光生电子的数目，进一步促进Cr(VI)的还原，实现高效、连续还原Cr(VI)减毒和含氟化合物的催化降解。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于一种协同处理电镀废水中Cr(
Ⅵ
)与含氟化合物的方法，将复合大颗粒介孔光催化剂置于反应容器中，然后通入电镀废水，调节pH值为1.5~6，在光照条件下，在产生的光生电子用于还原解毒六价铬离子，空穴用于将含氟化合物氧化为小分子有机物，达到同时去除电镀废水中Cr(VI)和含氟化合物的效果，本专利技术所述方法可在常温常压下连续的进行光催化降解；光催化剂填充于填充柱。
[0006]所述复合大颗粒介孔光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将去离子水加热至30~60℃，在剧烈搅拌作用下缓慢滴加乙酰丙酮，然后将钛源缓慢加入到上述溶液中，调节溶液pH值为1.5~2.5，并继续搅拌（1小时）直至该溶液变得澄清透明记为溶液A。
[0007]（2）将盐酸多巴胺（PDA）溶解在去离子水中，得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加入溶液A中，剧烈搅拌1~2小时，随后将所得溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中80~120℃水热反应12~24h，冷却至室温得到PDA@TiO2‑
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溶胶。
[0008]（3）将NaOH、模板剂溶于H2O和乙醇的混合溶液中得到反应溶液，将商业硅球加入到反应溶液中搅拌30min~60min，然后将所得混合物置于水热反应釜中80~120℃水热反应24~48h。
[0009]（4）将步骤（3）反应后的硅球进行过滤得到含模板剂的复合球体，滤液经保存回用，将复合球体洗涤、干燥后在1~10℃/min的条件下升温至350~550℃保持3~5h后获得规整形貌的介孔硅球。
[0010]（5）将规整形貌的介孔硅球加入到PDA@TiO2‑
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溶胶中浸渍涂覆30min~60min，烘干即得到球形大颗粒光催化剂。
[0011]优选的，本专利技术步骤（1）中使用HNO3调节溶液pH值。
[0012]优选的，本专利技术步骤（1）中所述钛源为硫酸钛、氟钛酸铵和钛酸丁酯；去离子水、乙酰丙酮和钛源的摩尔比为(20~25):1:2。
[0013]优选的，本专利技术步骤（2）中盐酸多巴胺与钛源的摩尔比为0.1~0.7:1。
[0014]优选的，本专利技术步骤（3）中模板剂为十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵或者十八烷基三甲基溴化铵，模板剂、NaOH、H2O的摩尔比0.1~0.3:0.05~0.2:40~140，乙醇与水的体积比为0:1~0.5:1，商业硅球的粒径为0.5~8mm。
[0015]优选的，本专利技术步骤（4）中得到的滤液可回收利用，具体为：按硅球与NaOH摩尔比为1:0.05~0.2的比例将新的商业硅球与NaOH置于步骤（4）得到的滤液中，重复（3）、（4）步骤3~4次后得到规整形貌的介孔硅球。
[0016]优选的，本专利技术步骤（5）中烘干温度为60℃。
[0017]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术所述方法制备的光催化剂，光生电子空穴的分离效率都有明显提高，与传统降解Cr(VI)使用的光催化剂相比具有如下优点：该法将光催化剂涂覆在大颗粒表面，使催化剂在使用后易回收投入重复使用；制备条件相对可控。
[0018]（2）传统使用水热法合成的材料需要控制很多条件调整聚合程度，该法可通过调节添加水解抑制剂的种类或物质量进一步控制水解速率使溶胶均一并稳定；操作可连续化。
[0019]（3）使用填充柱式反应器，控制单位时间流量，可使光催化反应还原反应实现循环可连续性操作；光催化剂材料的制备使用环境友好的盐酸多巴胺，只涉及常规的溶胶
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凝胶法和浸渍法，制备过程简单，制得的光催化剂活性高同时降低废催化剂其对环境的危害。
附图说明
[0020]图1不同PDA含量条件的去除效果；图2不同pH条件的去除效果。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于
所述内容。
[0022]实施例1本实施例所述复合大颗粒介孔光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤（1）将去离子水加热至30℃，在剧烈搅拌作用下缓慢滴加乙酰丙酮，然后将钛源缓慢加入到上述溶液中，使用HNO3调节溶液pH值为1.5，并继续搅拌1小时直至该溶液变得澄清透明记为溶液A，其中，去离子水、乙酰丙酮和钛源的摩尔比为20:1:2。
[0023]（2）将盐酸多巴胺（PDA）溶解在去离子水中，得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加入溶液A中（盐酸多巴胺与钛源的摩尔比为0.1:1），剧烈搅拌1小时，随后将所得溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中110℃水热反应18h，冷却至室温得到PDA@TiO2‑
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溶胶。
[0024]（3）将NaOH、模板剂溶于H2O和乙醇的混合溶液中得到反应溶液，将商业硅球加入到反应溶液中搅拌30min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协同处理电镀废水中Cr(
Ⅵ
)与含氟化合物的方法，其特征在于：将复合大颗粒介孔光催化剂置于反应容器中，然后通入电镀废水，调节pH值为1.5~6，在光照条件下，产生的光生电子用于还原解毒六价铬离子，空穴用于将含氟化合物氧化降解，达到同时去除电镀废水中Cr(VI)和含氟化合物的效果；所述复合大颗粒介孔光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将去离子水加热至30~60℃，在剧烈搅拌作用下缓慢滴加乙酰丙酮，然后将钛源缓慢加入到上述溶液中，调节溶液pH值为1.5~2.5，并继续搅拌直至该溶液变得澄清透明记为溶液A；（2）将盐酸多巴胺溶解在去离子水中，得到溶液B，然后将溶液B缓慢滴加入溶液A中，剧烈搅拌1~2小时，随后将所得溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中80~120℃水热反应12~24h，冷却至室温得到PDA@TiO2‑
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溶胶；（3）将NaOH、模板剂溶于H2O和乙醇的混合溶液中得到反应溶液，将商业硅球加入到反应溶液中搅拌30min~60min，然后将所得混合物置于水热反应釜中80~120℃水热反应24~48h；（4）将步骤（3）反应后的硅球进行过滤得到含模板剂的复合球体，滤液经保存回用，将复合球体洗涤、干燥后在1~10℃/min的条件下升温至350~550℃保持3~5h后获得规整形貌的介孔硅球；（5）将规整形貌的介孔硅球加入到PDA@TiO2‑
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溶胶中浸渍涂覆30min~60min，烘干即得到球形大颗粒光催化剂。2.根据权利要求1所述协同处理电镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文杰，陈昊，唐燕，张黎明，高晓亚，马文会，罗永明，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：