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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，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K 2Ni (WO4)2及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前有機染料廢水已經(jīng)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(shù)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(shù)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。
[0003] 在氧化技術(shù)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Cu 2S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Cu 2S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Cu 2S制備方法復雜，降解亞甲基藍時間長等缺陷。申請?zhí)枮?200510122782.7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(jié)構(gòu)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)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。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過大量試驗研究后獲得了如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明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。
[0007] 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：
[0008] (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;
[0009] (2)加入乙二醇，乙二醇加入量為檸檬酸摩爾數(shù)的3倍，攪拌IOmin后，加熱到100°C ~130°C，繼續(xù)攪拌形成凝膠；
[0010] (3)將凝膠在400 °C~900 °C下煅燒4~15小時，得到三元復合氧化物K2Ni (冊4)2。
[0011] 進一步地，上述技術(shù)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°C~700°C，煅燒時間為7小時。 [00 12]進一步地，上述技術(shù)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。
[0013]進一步地，上述技術(shù)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。
[00?4]進一步地，上述技術(shù)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。
[0015] 進一步地，上述技術(shù)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。
[0016] 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。
[0017] 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. Og/L廢水的比例加入所述催化劑組合物1(2· (WO4)2，按2.0~23. Og/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。
[0018] 本發(fā)明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 合氧化物心附(W〇4)2為催化劑，降解反應條件為:亞甲基藍濃度在lmg/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. Og/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(jié)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。
[0019] 本發(fā)明在常溫常壓下，無需光照射下能有效處理亞甲基藍染料廢水，本發(fā)明的催 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(chǎn)生，并且運行費用低等特點， 有很高的實際應用價值。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明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(WO 4)2及其制備方法和應用，具有如下突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步：
[0021] (1)本發(fā)明的催化劑心附(W〇4)2制備方法簡單；
[0022] (2)本發(fā)明的催化劑心附(WO4)2活性高，能在較短的時間內(nèi)快速而且高效地降解廢 水中的亞甲基藍污染物；
[0023] (3)本發(fā)明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；
[0024] (4)本發(fā)明的廢水處理方法不需要采用任何光源照射降解體系；
[0025] (5)本發(fā)明的催化劑K2Ni (W〇4)2可重復使用多次。
【具體實施方式】
[0026]以下通過實施例形式對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明，但不應將此理 解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均 屬于本發(fā)明的范圍。
[0027] 實施例1
[0028]將1 · 28g硝酸鉀（1 · 27 X 10-Vol)、1 · 84g硝酸鎳（6 · 33 X 10-3mol)、3 · 21g鎢酸銨 (1 · 06 X 10-3mo 1)和7 · 98g檸檬酸（3 · 80 X 10-Vo 1)依次加入60mL(3 · 33mo 1)蒸餾水中，攪拌 溶解