CN109731546A - 氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法 - Google Patents
氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109731546A CN109731546A CN201910084593.7A CN201910084593A CN109731546A CN 109731546 A CN109731546 A CN 109731546A CN 201910084593 A CN201910084593 A CN 201910084593A CN 109731546 A CN109731546 A CN 109731546A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active carbon
- ferroso
- waste water
- treating agent
- water treating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明涉及一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法，其特征在于：（1）按FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O的质量比为1.47：1称量混合，加去离子水使全部溶解，按活性炭与FeCl3·6H2O的质量比为1：0.5‑1.0，加活性炭，超声15‑30min，用氨水调pH≥11，转入水热反应釜，100‑150℃反应3‑5h，冷却，去离子水洗涤得复合材料；（2）复合材料中加六水合硝酸锌，控制其与活性炭质量比2‑1：1，用氨水调pH≥11，超声0.5‑1h转入水热反应釜，160‑200℃反应10‑12h，冷却，去离子水、无水乙醇洗涤、干燥。处理剂与有机污染物质量比20‑50：1，振荡15‑30min，365nm紫外光照15‑30min，磁性分离回收。本发明优点：水热法和共沉淀法相结合，制得具有高吸附性、光催化性、磁分离性和可循环性的废水处理剂；使用方便，处理有机污染物高效。
Description
技术领域
本发明属污水处理领域，涉及有机污染物的处理领域，具体涉及一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备和使用方法。
技术背景
随着经济的高速发展，水体污染在加剧了水资源短缺的同时，给环境保护带来了严峻考验。水污染物来源较广，其中造纸、纺织和印刷等行业排放的亚甲基蓝、 甲基橙、孔雀石绿等有机污染物尤为严重，这些污染物在水中存在时间长、范围广、处理难度大，给人们的健康带来严重威胁。
目前，污水处理方法主要有吸附法、膜分离法、氧化还原法等，这些方法各有特点和不足。例如，以活性炭为代表的吸附法除了存在回收困难外，还存在重新活化再利用需要进行洗脱等繁琐的后处理操作步骤，这极大的限制了其的使用范围；而以氧化锌等为代表的光催化降解法，具有经济、环保等特点，但其光降解效率有待提高，研究表明若要提高其光降解效率，需要有效转移、分离光激发产生的光激发子；提高光催化***对有机污染物的吸附能力；有合适的基体来固定或者支撑其物理结构。因此，提供一种具有高吸附性、高效催化性能的废水处理剂具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明目的是为了解决单一活性炭吸附使用时存在的回收难、再活化繁琐且不经济，以氧化锌为代表的光催化降解法降解效率不高的等问题，提供一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备和使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O的质量比为1.47：1称量混合，向FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O中加去离子水使其全部溶解，按照活性炭与FeCl3·6H2O的质量比为1：0.5-1.0，加入活性炭，超声处理15-30分钟，再用质量浓度为15%-30%的氨水调节pH值≥11，随后转入到水热反应釜中，100-150 ℃反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，经去离子水洗涤后得到四氧化三铁/活性炭纳米复合材料；
（2）按照六水合硝酸锌与活性炭质量比为2-1：1，向步骤（1）得到的四氧化三铁/活性炭纳米复合材料中加入六水合硝酸锌（Zn(NO3）2·6H2O），用质量浓度15%-30%的氨水调节pH≥11，超声分散0.5-1小时后，转入水热反应釜中，160℃-200℃下反应10-12小时，反应结束冷却至室温，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后即可得到氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂。
一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
按照氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂与有机污染物的质量比为20-50：1，向含有机污染物（亚甲基蓝、甲基橙等常见的有机污染物）的水溶液中加入上述氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂，振荡15-30分钟，使有机污染物与氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂达到吸附和脱附平衡后，用波长365nm的紫外光光照15-30分钟，对水中的有机染料进行光降解，用磁铁对混合溶液中的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂进行磁性分离，回收再利用。
在结合具有高吸附性能的活性炭、光学活性的氧化锌和磁性能的四氧化三铁纳米粒子各自优势的基础上，采用水热法和共沉淀法相结合制备得到了高活性的新型纳米废水处理剂（氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂），最终实现新型纳米废水处理剂的可控化制备；结果表明，该处理剂具有高吸附性能和光催化性能，且仅通过外加磁场的作用即可实现对该新型纳米废水处理剂回收，具有良好的再生性能，非常适用于污水中有机污染物的治理，对环境保护和可持续发展有重要意义和使用价值。
本发明的优点：1.解决了单一地以活性炭吸附存在的回收难、后续活化处理繁琐和以氧化锌等为代表的光催化降解效率低的问题；2.工艺简单易行，采用水热法和共沉淀法相结合的方法；3.具有高吸附性能、光催化性能、磁分离性能和可循环利用性能；4.使用方便，对废水中常见的亚甲基蓝、甲基橙等有机污染物具有很好的处理效果，保护环境。
附图说明
图1是一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的TEM图；
图2是一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米复合材料在水中的分散液图；
图3是实施例1中亚甲基蓝水溶液经过氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂光催化降解后的图；
图4是实施例1中氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂对亚甲基蓝光催化降解的循环利用图。
具体实施方式
实施例1
1、氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备
（1）将0.0569 g FeCl3·6H2O和0.0837 g FeCl2·4H2O加入到30mL去离子水中，溶解并混合均匀后加入0.1 g活性炭，超声处理20分钟后，用质量浓度为15%的氨水将上述混合液的pH值调节为11，然后转入到水热反应釜中，120 ℃反应3小时，反应结束后冷却至室温，经去离子水洗涤后得到四氧化三铁/活性炭纳米复合材料；
（2）将0.2 g六水合硝酸锌加入到步骤（1）中得到的四氧化三铁/活性炭纳米复合材料中，用25%的浓氨水调节pH至11，超声分散0.5小时后，转入水热反应釜中，160℃水热反应10小时，反应结束冷却至室温，依次用去离子水、无水乙醇洗涤，干燥后即可得到氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂。
2、光催化降解MB
取20 mL亚甲基蓝（MB）水溶液（浓度为15 mg/L）于样品管中，加入10 mg步骤1得到的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂，将其放到振荡器上振荡15分钟，使氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂和MB分子达到吸附和脱附平衡后，用紫外灯（波长：365 nm）进行光照20分钟，对水中的有机染料进行光降解（降解率97 .0%）得混合液。
3、氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的循环利用
用磁铁对步骤2得到的混合液中的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂进行磁性分离，将该再生的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂直接用于（等量替换）步骤2中的亚甲基蓝（MB）的水溶液的光降解实验，以考察该氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的循环再利用情况；实验结果表明，该纳米废水处理剂经过再生循环利用6次后，仍然表现出优良的光降解性能和可再生性能，对亚甲基蓝（MB）的光降解率仍然维持在90%以上（图4）。
实施例2
1、氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备
（1）将0.06828 g FeCl3·6H2O和0.1004 g FeCl2·4H2O加入到35 mL去离子水中，溶解并混合均匀后加入0.1 g活性炭，超声处理25分钟后，用质量浓度为20%的氨水将上述混合液的pH值调节为11，然后转入水热反应釜中，135 ℃反应3.5小时，反应结束后冷却至室温，经去离子水洗涤后得到四氧化三铁/活性炭纳米复合材料；
（2）将0.2 g六水合硝酸锌加入到步骤（1）中得到的四氧化三铁/活性炭纳米复合材料中，用25%的浓氨水调节pH至11.5，超声分散1小时后转入水热反应釜中，180℃下反应11小时，反应结束冷却至室温，依次用去离子水、无水乙醇洗涤，干燥后即可得到氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂。
2、光催化降解MB
取18 mL亚甲基蓝（MB）水溶液（浓度为15 mg/L）于样品管中，加入12 mg步骤1得到的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂，将其放到振荡器上振荡25分钟，使氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂和MB分子达到吸附和脱附平衡后，用紫外灯（波长：365 nm）进行光照25分钟，对水中的有机染料进行光降解，降解率为97.2%。
实施例3
1、氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备
（1）将0.07397 g FeCl3·6H2O和0.1088 g FeCl2·4H2O加入到50 mL去离子水中，溶解并混合均匀后加入0.1 g活性炭，超声处理30分钟后，用质量浓度为30%的氨水将上述混合液的pH值调节为11.5，然后转入水热反应釜中，150 ℃反应5小时，反应结束后冷却至室温，经去离子水洗涤后得到四氧化三铁/活性炭纳米复合材料；
（2）将0.2 g六水合硝酸锌加入到步骤（1）中得到的四氧化三铁/活性炭纳米复合材料中，用25%的浓氨水调节pH至12，超声分散1小时后，转入水热反应釜中，185℃水热反应12小时，反应结束冷却至室温，依次用去离子水、无水乙醇洗涤，干燥后得到氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂。
2、光催化降解MB
取20mL亚甲基蓝（MB）水溶液（浓度为15 mg/L）于样品管中，加入15 mg步骤1得到的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂，将其放到振荡器上振荡30分钟，使氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂和MB分子达到吸附和脱附平衡后，用紫外灯（波长：365 nm）进行光照30分钟，对水中的有机染料进行有效的光降解，降解率为97.5%。
从图1中可以看出氧化锌纳米粒子（ZnO）和磁性四氧化三铁纳米粒子（Fe3O4）随机生长在活性炭表面，形成了氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米复合材料即为本发明制得的一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂；
从图2中可以看出的新型纳米污水处理剂在水中分散性能良好；
从图3中可以看出该纳米水处理剂对亚甲基蓝水溶液的光催化降解效果非常好，降解后的水呈无色；
从图4中可以看出该纳米水处理剂经过循环利用6次后，催化效果几乎不发生变化，仍然维持在90%以上，表现出优良的光催化性能和可再生性能。
Claims (2)
1.一种氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照FeCl2·4H2O与FeCl3·6H2O的质量比为1.47：1称量混合，向FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O中加去离子水使其全部溶解，按照活性炭与FeCl3·6H2O的质量比为1：0.5-1.0，加入活性炭，超声处理15-30分钟，再用质量浓度为15%-30%的氨水调节pH值≥11，随后转入到水热反应釜中，100-150 ℃反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，经去离子水洗涤后得到四氧化三铁/活性炭纳米复合材料；
（2）按照六水合硝酸锌与活性炭质量比为2-1：1，向步骤（1）得到的四氧化三铁/活性炭纳米复合材料中加入六水合硝酸锌，用质量浓度15%-30%的氨水调节pH≥11，超声分散0.5-1小时后，转入水热反应釜中，160℃-200℃下反应10-12小时，反应结束冷却至室温，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后即可得到氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂。
2.一种根据权利要求1制得的氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
按照氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂与有机污染物的质量比为20-50：1，向含有机污染物的水溶液中加入上述氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂，振荡15-30分钟后用波长365nm的紫外光光照15-30分钟，用磁铁对混合溶液中的废水处理剂进行磁性分离，回收再用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910084593.7A CN109731546A (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910084593.7A CN109731546A (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109731546A true CN109731546A (zh) | 2019-05-10 |
Family
ID=66366537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910084593.7A Pending CN109731546A (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109731546A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111974374A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-24 | 昆明理工大学 | 一种生物炭修饰纳米ZnO复合粉体的制备方法 |
| CN112708394A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-27 | 东莞市深丰光电科技有限公司 | 一种涂布胶水、保护膜及制备方法 |
| CN114344952A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-15 | 内蒙古大学 | 多功能破乳剂及其制备方法和应用方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003225572A (ja) * | 2002-02-04 | 2003-08-12 | Takuya Kitaoka | 光触媒無機複合シート |
| US20140264143A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | University Of North Texas | Porositization process of carbon or carbonaceous materials |
| CN106390918A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-15 | 武汉大学 | 一种累托石/氧化锌/四氧化三铁纳米复合材料的制备方法 |
| CN106890646A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-27 | 平顶山学院 | 一种铁酸锌镍/碳纳米管复合光催化剂、及其用途和制备方法 |
| CN106943998A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-14 | 成都信息工程大学 | 一种用于去除水中亚甲基蓝的磁性活性炭的制备方法 |
| CN107362803A (zh) * | 2017-07-08 | 2017-11-21 | 蚌埠学院 | 一种磁性石墨烯基氧化锌纳米复合材料的制备方法 |
| CN108311153A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-07-24 | 湖南大辰环保科技有限公司 | 负载纳米级ZnO的磁性生物碳复合光催化剂及其制备方法 |
-
2019
- 2019-01-29 CN CN201910084593.7A patent/CN109731546A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003225572A (ja) * | 2002-02-04 | 2003-08-12 | Takuya Kitaoka | 光触媒無機複合シート |
| US20140264143A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | University Of North Texas | Porositization process of carbon or carbonaceous materials |
| CN106390918A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-02-15 | 武汉大学 | 一种累托石/氧化锌/四氧化三铁纳米复合材料的制备方法 |
| CN106890646A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-27 | 平顶山学院 | 一种铁酸锌镍/碳纳米管复合光催化剂、及其用途和制备方法 |
| CN106943998A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-14 | 成都信息工程大学 | 一种用于去除水中亚甲基蓝的磁性活性炭的制备方法 |
| CN107362803A (zh) * | 2017-07-08 | 2017-11-21 | 蚌埠学院 | 一种磁性石墨烯基氧化锌纳米复合材料的制备方法 |
| CN108311153A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-07-24 | 湖南大辰环保科技有限公司 | 负载纳米级ZnO的磁性生物碳复合光催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邱迎新等: "氧化锌/活性炭复合材料的制备与性能表征", 《化工新型材料》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111974374A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-24 | 昆明理工大学 | 一种生物炭修饰纳米ZnO复合粉体的制备方法 |
| CN112708394A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-27 | 东莞市深丰光电科技有限公司 | 一种涂布胶水、保护膜及制备方法 |
| CN114344952A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-15 | 内蒙古大学 | 多功能破乳剂及其制备方法和应用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mengting et al. | Fabrication, characterization, and application of ternary magnetic recyclable Bi2WO6/BiOI@ Fe3O4 composite for photodegradation of tetracycline in aqueous solutions | |
| CN109529775B (zh) | 一种氧化石墨烯-氢氧化镧复合材料的合成方法与吸附性能 | |
| CN109731546A (zh) | 氧化锌/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂制备和使用方法 | |
| Xu et al. | Comparative study on the removal of different-type organic pollutants on hierarchical tetragonal bismutite microspheres: adsorption, degradation and mechanism | |
| CN105195185B (zh) | 一种高效光芬顿催化剂Ag3PO4/CuO及其制备方法 | |
| CN106311206A (zh) | 二氧化钛/石墨烯复合纳米光催化剂及其制备方法与应用 | |
| Chen et al. | Bi12SiO20/g-C3N4 heterojunctions: Synthesis, characterization, photocatalytic activity for organic pollutant degradation, and mechanism | |
| Mohammadiyan et al. | Synthesis and characterization of a magnetic Fe3O4@ CeO2 nanocomposite decorated with Ag nanoparticle and investigation of synergistic effects of Ag on photocatalytic activity | |
| CN106881111A (zh) | 氧化亚铜和银共同负载的钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Visa et al. | Behavior of the new composites obtained from fly ash and titanium dioxide in removing of the pollutants from wastewater | |
| Liu et al. | Photochemical conversion of oxalic acid on heterojunction engineered FeWO4/g-C3N4 photocatalyst for high-efficient synchronous removal of organic and heavy metal pollutants | |
| CN112108150A (zh) | 基于磁性Fe3O4修饰的玉米芯生物质碳点复合Bi2WO6光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN105664988B (zh) | 一种(BiO)2CO3/C复合光催化剂及其应用 | |
| CN108722458A (zh) | 一种四氧化铋-碳酸氧铋复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109772328A (zh) | 二氧化钛/四氧化三铁/活性炭纳米废水处理剂的制备和应用方法 | |
| CN110252316A (zh) | 中空二氧化铈微球负载水铁矿多相类芬顿催化剂及其制备方法与应用 | |
| Yin et al. | Synergistically enhanced photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride by Z-scheme heterojunction MT-BiVO4 microsphere/P-doped g-C3N4 nanosheet composite | |
| CN109999844A (zh) | 一种MoS2/施威特曼石类芬顿复合催化剂、制备方法与应用 | |
| Wu et al. | MoS2 and g-C3N4 nanosheet co-modified Bi2WO6 ternary heterostructure catalysts coupling with H2O2 for improved visible photocatalytic activity | |
| Wu et al. | In situ preparation of visible-light-driven carbon quantum dots/NaBiO3 hybrid materials for the photoreduction of Cr (VI) | |
| Li et al. | Dual light-driven p-ZnFe2O4/n-TiO2 catalyst: Benzene-breaking reaction for malachite green | |
| Li et al. | Enhanced visible-light activation of persulfate by g-C3N4 decorated graphene aerogel for methyl orange degradation | |
| Yang et al. | Calcined aluminum sludge as a heterogeneous Fenton-like catalyst for methylene blue degradation by three-dimensional electrochemical system | |
| Ahmed et al. | One-step synthesis of magnetic fly ash composites for methylene blue removal: batch and column study | |
| Dang et al. | Bi-etched MIL-125 promotes visible-light-driven photocatalytic performance based on the surface plasmon resonance and spatial confinement effects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190510 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |