一種納米材料可見光降解裝置及其制備方法和降解方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米材料可見光降解裝置及其制備方法和降解方法。納米材料可見光降解裝置，包括：可見光源和一端封閉的玻璃管；所述的玻璃管外壁設(shè)置有納米材料涂層；所述的可見光源置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)；所述的納米材料涂層為氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料。該方法中納米材料與水樣接觸但非混合，通過可見光催化光解技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的必須在光解后要將納米材料與水樣分離，以及分離不完全導(dǎo)致的二次污染的問題。
【專利說明】
一種納米材料可見光降解裝置及其制備方法和降解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米材料可見光降解裝置及其制備方法和降解方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)是在紫外光照射下使水中有機(jī)污染物分解從而達(dá)到除污效果。近期的納米技術(shù)使用可見光來催化光解有機(jī)污染物。但是該技術(shù)必須將納米材料與水樣混合，除污后還要增加一道水與納米材料分離的工序，這就增加了除污的難度和成本，使該納米技術(shù)對(duì)處理污水的運(yùn)用受到限制。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種納米材料可見光降解裝置及其制備方法和降解方法，該方法中納米材料與水樣接觸但非混合，通過可見光催化光解技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的必須在光解后要將納米材料與水樣分離，以及分離不完全導(dǎo)致的二次污染的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，
[0005]一種納米材料可見光降解裝置，包括:可見光源和一端封閉的玻璃管;所述的玻璃管外壁設(shè)置有納米材料涂層;所述的可見光源置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)；所述的納米材料涂層為氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料。
[0006]所述的可見光源為5-15W燈炮。
[0007]所述的氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料由摩爾比1:(1-3): (1-3)的氧化石墨、亞硫酸納以及氯化鎘制備而成。
[0008]—種納米材料可見光降解裝置的制備方法，包括以下步驟:
[0009]I)納米材料的合成:
[0010]1.1)將氧化石墨、亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾比1: (1-3): (1-3)的比例加到蒸餾水中，攪拌均勻后加熱至100-110°C進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完全后，抽濾、干燥得到合成的納米材料；
[0011 ] 1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀；
[0012]2)反應(yīng)裝置制作:
[0013]將納米材料膠粘附在玻璃管外壁;將可見光源置于涂有納米材料涂層的玻璃管的底部。
[0014]氧化石墨的粒徑為10-500納米。
[0015]—種采用納米材料可見光降解裝置進(jìn)行污水的解降方法，包括以下步驟:
[0016]將可見光降解裝置置于水樣玻璃容器內(nèi)，涂有納米材料涂層的玻璃管伸入有機(jī)污染物中，可見光源通電進(jìn)行有機(jī)污染物的光輻照解降。
[0017]使用可見光降解裝置時(shí)，在水樣玻璃容器外周設(shè)置多個(gè)可見光光源。
[0018]所述的有機(jī)污染物為羅丹明B染料水溶液和其他含有有機(jī)污染物的溶液。
[0019]所述的羅丹明B染料水溶液和其他含有有機(jī)污染物的溶液中加入過氧化氫。
[0020]所述的可見光源通電時(shí)間為5-72小時(shí)。
[0021]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]本發(fā)明的裝置是結(jié)合納米技術(shù)和可見光降解原理，將氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料作為納米材料涂層附著在玻璃管外壁，通過可見光源的照射誘導(dǎo)納米材料進(jìn)行降解污水中有機(jī)污染物，降解過程中將現(xiàn)有的納米材料與水樣混合改為納米材料與水樣接觸但非混入口 ο
[0023]進(jìn)一步，可見光源采用普通的燈泡，實(shí)現(xiàn)更方便，設(shè)備成本降低。
[0024]本發(fā)明的裝置的制備方法，通過簡(jiǎn)單的納米材料的合成，制備納米材料細(xì)粉，然后進(jìn)行涂覆與玻璃管外壁，加入可見光源即制備了一個(gè)簡(jiǎn)易的納米材料可見光降解裝置。制作過程簡(jiǎn)單，方便，成本低。
[0025]本發(fā)明的降解方法免除了現(xiàn)有技術(shù)中必須在光解后要將將納米材料與水樣分離的環(huán)節(jié)，也消除了二次污染的隱患，將納米技術(shù)用于水污染的治理成本更低和實(shí)用。該發(fā)明具有制備工藝簡(jiǎn)單和容易操作的特點(diǎn)，從而降低除污成本和免除納米材料對(duì)水造成的二次污染。
【【附圖說明】】
[0026]圖1本發(fā)明的納米材料可見光降解裝置進(jìn)行可見光催化降解污水中的有機(jī)污染物示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料的掃描圖。
[0028]圖中，1-納米材料，2-可見光源，3-玻璃容器，4-有機(jī)污染物水樣，5-可見光源玻璃管。
【【具體實(shí)施方式】】
[0029]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)闡述，但在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，本發(fā)明所描述的實(shí)施例是示例性的，描述中所出現(xiàn)的具體參數(shù)僅是為了便于描述本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明一種納米材料可見光降解裝置，包括:可見光源2和一端封閉的玻璃管5;所述的玻璃管5外壁設(shè)置有納米材料涂層I;所述的可見光源2置于有納米材料涂層I的玻璃管5內(nèi)；所述的納米材料涂層I為氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料。可見光源2為5-15W燈炮。
[0031 ]本發(fā)明納米材料可見光降解裝置制備方法完整的步驟如下:
[0032]I)納米材料的合成
[0033]1.1)將0.1克氧化石墨(10-500納米)與亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾數(shù)1: (1_3):(1-3)的比例分別加到30-100毫升蒸餾水，攪拌10-30分鐘后加熱至10-1lOcC直到反應(yīng)完成后，過濾，干燥得到納米材料。
[0034]1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀。
[0035]3)將納米材料膠粘在可見光源玻璃管。
[0036]4)可見光光催化反應(yīng)裝置.將5-15W長(zhǎng)型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內(nèi)，反應(yīng)裝置就完成了。
[0037]5)使用裝置時(shí)可在玻璃容器外設(shè)置更多可見光光源以提高光解效率。
[0038]本發(fā)明的降解機(jī)理為:制備的的氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料，涂覆在玻璃管外壁，當(dāng)可見光照射到氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料時(shí)，硫化鎘便在可見光照下產(chǎn)生自由電子。這些自由電子就啟動(dòng)有機(jī)污染物的氧化還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致污染物的降解。
[0039]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明
[0040]實(shí)施例1
[0041 ]本發(fā)明納米材料可見光降解裝置制備方法完整的步驟如下:
[0042]I)納米材料的合成
[0043]1.1)將0.1克氧化石墨(1納米)與亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾數(shù)I: 1:1的比例分別加到30毫升蒸餾水，攪拌10-30分鐘后加熱至100-110°C直到反應(yīng)完成后，過濾，干燥得到納米材料。
[0044]1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀。
[0045]3)將納米材料膠粘在可見光源玻璃管。
[0046]4)可見光光催化反應(yīng)裝置.將5W長(zhǎng)型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內(nèi)，反應(yīng)裝置就完成了。
[0047]5)使用裝置時(shí)可在玻璃容器外設(shè)置2個(gè)5W可見光光源以提高光解效率。
[0048]實(shí)施例2
[0049]本發(fā)明納米材料可見光降解裝置制備方法完整的步驟如下:
[0050]I)納米材料的合成
[0051 ] 1.1)將0.1克氧化石墨(200納米)與亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾數(shù)1:2:2的比例分別加到80毫升蒸餾水，攪拌10-30分鐘后加熱至100-110°C直到反應(yīng)完成后，過濾，干燥得到納米材料。
[0052]1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀。
[0053]3)將納米材料膠粘在可見光源玻璃管。
[0054]4)可見光光催化反應(yīng)裝置.將1W長(zhǎng)型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內(nèi)，反應(yīng)裝置就完成了。
[0055]5)使用裝置時(shí)可在玻璃容器外設(shè)置3個(gè)5W可見光光源以提高光解效率。
[0056]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料的掃描圖。從圖上可以看出氧化石墨/硫化錦復(fù)合材料的表面粗糖。
[0057]實(shí)施例3
[0058]本發(fā)明納米材料可見光降解裝置制備方法完整的步驟如下:
[0059]I)納米材料的合成
[0060]1.1)將0.1克氧化石墨(500納米)與亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾數(shù)1:3:3的比例分另Ij加到100毫升蒸餾水，攪拌10-30分鐘后加熱至100-110°C直到反應(yīng)完成后，過濾，干燥得到納米材料。
[0061 ] 1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀。
[0062]3)將納米材料膠粘在可見光源玻璃管。
[0063]4)可見光光催化反應(yīng)裝置.將15W長(zhǎng)型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內(nèi)，反應(yīng)裝置就完成了。
[0064]5)使用裝置時(shí)可在玻璃容器外設(shè)置6個(gè)1W可見光光源以提高光解效率。
[0065]實(shí)施例4
[0066]本發(fā)明納米材料可見光降解裝置制備方法完整的步驟如下:
[0067]I)納米材料的合成
[0068]1.1)將0.1克氧化石墨(200納米)與亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾數(shù)1:2.5:2.5的比例分別加到60毫升蒸餾水，攪拌10-30分鐘后加熱至10-1lOtC直到反應(yīng)完成后，過濾，干燥得到納米材料。
[0069]1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀。
[0070]3)將納米材料膠粘在可見光源玻璃管。
[0071]4)可見光光催化反應(yīng)裝置.將15W長(zhǎng)型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內(nèi)，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內(nèi)，反應(yīng)裝置就完成了。
[0072]5)使用裝置時(shí)可在玻璃容器外設(shè)置3個(gè)15W可見光光源以提高光解效率。
[0073]下面將本發(fā)明的納米材料可見光降解裝置進(jìn)行污水處理驗(yàn)證。
[0074]解降方法包括以下步驟:
[0075]將可見光降解裝置置于水樣玻璃容器3內(nèi)，涂有納米材料涂層I的玻璃管5伸入有機(jī)污染物中，可見光源2通電進(jìn)行有機(jī)污染物的可見光催化解降。輔助使用可見光降解裝置時(shí)，在水樣玻璃容器3外周設(shè)置多個(gè)可見光光源。
[0076]有機(jī)污染物為羅丹明B染料水溶液和其他含有有機(jī)污染物的溶液及加入過氧化氫的羅丹明B染料水溶液和其他含有有機(jī)污染物的溶液。
[0077]實(shí)驗(yàn)I
[0078]實(shí)驗(yàn)污水為沒有加過氧化氫的水樣，水樣為催化光解前的250毫升，0.02克/升的羅丹明B染料，顏色藍(lán)紅色。通過可見光照射降解一段時(shí)間后，水樣呈淺黃色。
[0079]實(shí)驗(yàn)2
[0080]添加過氧化氫后的水樣，水樣為催化光解前的250毫升，0.02克/升的羅丹明B染料加過氧化氫，顏色藍(lán)紅色。通過可見光照射降解一段時(shí)間后，水樣呈透明無色。
[0081]通過降解實(shí)驗(yàn)，可以看出，本發(fā)明的降解方法可以有效的降解有機(jī)污染物，效果明顯，降解后可以達(dá)到工業(yè)排放及生活排放的標(biāo)準(zhǔn)。
[0082]以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非僅限于本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡依本發(fā)明專利范圍的內(nèi)容所做的等效變化和修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米材料可見光降解裝置，其特征在于:包括:可見光源(2)和一端封閉的玻璃管(5);所述的玻璃管(5)外壁設(shè)置有納米材料涂層(I);所述的可見光源(2)置于有納米材料涂層(I)的玻璃管(5)內(nèi)；所述的納米材料涂層(I)為氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米材料可見光降解裝置，其特征在于:所述的可見光源(2)為5-15W燈炮。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米材料可見光降解裝置，其特征在于:所述的氧化石墨/硫化鎘復(fù)合材料由摩爾比1: (1-3): (1-3)的氧化石墨、亞硫酸納以及氯化鎘制備而成。4.一種權(quán)利要求1所述的納米材料可見光降解裝置的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)納米材料的合成: 1.1)將氧化石墨、亞硫酸納以及氯化鎘以摩爾比1:(1-3):(1-3)的比例加到蒸餾水中，攪拌均勻后加熱至10-1lOtC進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完全后，抽濾、干燥得到合成的納米材料； 1.2)將合成的納米材料研磨成細(xì)粉狀； 2)反應(yīng)裝置制作: 將納米材料膠粘附在玻璃管(5)外壁;將可見光源(2)置于涂有納米材料涂層(I)的玻璃管(5)的底部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米材料可見光降解裝置的制備方法，其特征在于:氧化石墨的粒徑為10-500納米。6.—種采用權(quán)利要求1所述的納米材料可見光降解裝置的解降方法，其特征在于，包括以下步驟: 將可見光降解裝置置于水樣玻璃容器(3)內(nèi)，涂有納米材料涂層(I)的玻璃管(5)伸入有機(jī)污染物中，可見光源(2)通電進(jìn)行有機(jī)污染物的可見光催化解降。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米材料可見光降解裝置的解降方法，其特征在于，使用可見光降解裝置時(shí)，在水樣玻璃容器(3)外周設(shè)置多個(gè)可見光光源。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米材料可見光降解裝置的解降方法，其特征在于，所述的有機(jī)污染物為羅丹明B染料水溶液。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米材料可見光降解裝置的解降方法，其特征在于，所述的羅丹明B染料水溶液中加入過氧化氫。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米材料可見光降解裝置的解降方法，其特征在于，所述的可見光源(2)通電時(shí)間為5-72小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J27/04GK106044931SQ201610497418
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】李莊杰, 俞楨
【申請(qǐng)人】俞健