本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及含鎘廢水的回收利用，更具體地，涉及一種硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鎘是典型的有毒重金屬元素，可隨人類活動(dòng)在水體、土壤等環(huán)境中積累，并通過食物鏈進(jìn)入人體，引發(fā)各種疾病，威脅人類健康。

目前含鎘廢水處理方法，包括：化學(xué)沉淀法、吸附法、電沉積法、離子交換法、膜分離法、萃取法、生物法等，其中，吸附法、離子交換法、生物法等方法雖然操作簡(jiǎn)單，但運(yùn)行成本高；膜分離法由于膜容易被廢水中的有機(jī)物和污染物堵塞，大大降低了膜的壽命，從而導(dǎo)致其處理成本增高；化學(xué)沉淀法由于具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便和運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，一直是工業(yè)上處理含鎘廢水最常用的方法。在化學(xué)沉淀法處理含鎘廢水中，硫化法由于生成的硫化鎘沉淀穩(wěn)定，難于返溶，不易造成二次污染，應(yīng)用較多。

然而，現(xiàn)有的包括硫化法在內(nèi)的化學(xué)沉淀法處理含鎘廢水會(huì)產(chǎn)生大量污泥，目前國內(nèi)污泥的處理處置以焚燒、填埋等為主，不僅投資成本高，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成二次污染。近年來，對(duì)于剩余污泥資源化利用技術(shù)研究較多，主要技術(shù)手段有利用剩余污泥制取保溫材料、制磚、作為微生物燃料電池的燃料、制取吸附材料、污泥土地堆肥(農(nóng)田施用，受損土壤的修復(fù)與改良)、制取絮凝劑等，但以上均是對(duì)污泥的二次加工處理，而不是對(duì)其進(jìn)行直接的資源化利用。

綜上所述，開發(fā)一種既能實(shí)現(xiàn)對(duì)含鎘廢水的處理又能對(duì)處理過程產(chǎn)生的污泥直接實(shí)現(xiàn)資源化利用的技術(shù)是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明一方面提供了一種硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的制備方法，包括，將含鎘廢水和硫化鈉溶液按比例分開且同時(shí)加入到含有二氧化鈦晶種的底液中，調(diào)節(jié)ph值為4.0-8.0，常溫，反應(yīng)，分離取沉淀，烘干研磨即得。

在上述技術(shù)方案中，所述底液中二氧化鈦晶種為銳鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，且所述底液中二氧化鈦晶種含量為0.1-0.8g/l。

在將含鎘廢水和硫化鈉溶液按比例分開且同時(shí)加入到含有二氧化鈦晶種的底液中發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)硫化鎘時(shí)，控制二氧化鈦晶種的晶體結(jié)構(gòu)和加入量，一方面是為了控制晶核的數(shù)目，避免爆發(fā)成核，促進(jìn)晶體的生長，另一方面是為了改進(jìn)形成復(fù)合型污泥。二氧化鈦晶種的加入量太少，對(duì)晶體生長的促進(jìn)效果不佳；二氧化鈦晶種的加入量太大，一方面，對(duì)復(fù)合型污泥中硫化鎘晶體的生長不利，另一方面，對(duì)含鎘廢水來說是引入了一種新的雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，當(dāng)二氧化鈦晶種加入量為0.1-0.8g/l時(shí)，含鎘廢水中鎘離子的去除率高達(dá)98％以上，且所得硫化鎘晶體的晶型較好。

在上述技術(shù)方案中，所述ph值調(diào)節(jié)為4.5-7.5，優(yōu)選為5.0。

在上述鎘離子和硫離子的反應(yīng)過程中，不同ph值條件下含鎘廢水中鎘離子的去除率都在98％以上，然而，當(dāng)ph值<7時(shí)，隨著ph值的升高，硫化鎘顆粒的粒徑呈減小的趨勢(shì)，當(dāng)ph值>7時(shí)，增大ph，硫化鎘顆粒的粒徑呈增大的趨勢(shì)。此外，由于粒徑與其表面電位也有關(guān)，從反應(yīng)后溶液中形成的污泥的表面電位圖可看出，當(dāng)ph值為5時(shí)，硫化鎘顆粒的表面電位值最大，由于硫化鎘顆粒表面帶負(fù)電的雙電層電位使沉淀顆粒之間的排斥能較大，大大減輕或消除了硫化鎘顆粒發(fā)生團(tuán)聚和不均勻生長現(xiàn)象。硫化鎘具有光催化性能，實(shí)驗(yàn)研究表明，為了在實(shí)際應(yīng)用中得到粒徑較小的硫化鎘顆粒，ph值的較佳范圍為4.5-7.5，優(yōu)選為5.0。

在上述技術(shù)方案中，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度分別為0.0005-0.0015mol/l和0.0010-0.0050mol/l，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的加入速率均為0.5-5.0ml/min，優(yōu)選地，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度分別為0.0010mol/l和0.0025mol/l，所述含鎘廢水和硫化鈉溶液的加入速率相同，且均為0.8-1.5ml/min。

在利用上述技術(shù)方案處理含鎘廢水生成硫化鎘顆粒中，控制含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度及其加入速率，是為了控制各反應(yīng)物的過飽和度，促進(jìn)各反應(yīng)物在進(jìn)料瞬間的有效接觸和混勻程度，避免爆發(fā)成核,從而促進(jìn)硫化鎘顆粒在二氧化鈦晶種表面的結(jié)晶和均勻長大。

在上述技術(shù)方案中，所述含有二氧化鈦晶種的底液體積與加入的含鎘廢水和硫化鈉溶液總體積的比為1.8-3.5:1，優(yōu)選為2.0-3.0:1。

在利用上述技術(shù)方案處理含鎘廢水生成硫化鎘顆粒中，加入一定體積的含二氧化鈦晶種的底液，能有效避免其爆發(fā)成核，促進(jìn)硫化鎘顆粒在二氧化鈦晶種表面的結(jié)晶和均勻長大，綜合考慮，控制含二氧化鈦晶種的底液體積與加入的含鎘廢水和硫化鈉溶液總體積的比為1.8-3.5:1，優(yōu)選為2.0-3.0:1。

根據(jù)本發(fā)明另一方面提供了一種上述制備方法得到的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物。

在上述技術(shù)方案中，所述納米復(fù)合物包括二氧化鈦顆粒和原位附著在二氧化鈦顆粒表面的硫化鎘納米顆粒，所述硫化鎘納米顆粒的粒徑為5-200nm，且其占所述納米復(fù)合物總質(zhì)量的20-75％。

在上述技術(shù)方案中，所述納米復(fù)合物中所述硫化鎘為閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)。

此外，本發(fā)明還提供了一種上述制備方法或上述納米復(fù)合物作為光催化劑的應(yīng)用。

在上述技術(shù)方案中，將所述納米復(fù)合物應(yīng)用于在光照下催化降解亞甲基藍(lán)溶液。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明通過將含鎘廢水和硫化鈉溶液按比例分開且同時(shí)加入到含銳鈦礦結(jié)構(gòu)二氧化鈦的底液中，通過反應(yīng)生成硫化鎘沉淀的方式處理含鎘廢水，反應(yīng)迅速，鎘的去除率高(>98％)，效果好，且本發(fā)明所用原料低廉易得，條件溫和，操作成本低，除鎘過程可控，沉淀污泥穩(wěn)定性好；

(2)本發(fā)明采用同時(shí)進(jìn)料并進(jìn)行混合的方法，在混合瞬間反應(yīng)并在二氧化鈦晶種表面生成硫化鎘，最終以硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的形式沉淀，且最佳反應(yīng)條件為ph值在5.0左右，與工業(yè)應(yīng)用中所需要處理的含鎘廢水的實(shí)際情況吻合，應(yīng)用前景廣闊；

(3)本發(fā)明采用同時(shí)進(jìn)料控制結(jié)晶的方法，并通過控制反應(yīng)物加入濃度和加入速率，調(diào)節(jié)反應(yīng)的ph值，能形成納米級(jí)硫化鎘-二氧化鈦復(fù)合污泥，且硫化鎘-二氧化鈦復(fù)合污泥具有良好的光催化降解亞甲基藍(lán)的性能，有效實(shí)現(xiàn)了污泥資源化利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-2制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的xrd對(duì)比圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2和4-6及對(duì)比例3-5制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的xrd對(duì)比圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例在不同ph值條件下生成硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的zeta電位分布圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例5在ph值為5.0時(shí)反應(yīng)生成的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的透射電鏡圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施例5和7及對(duì)比例6制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的xrd對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在本發(fā)明實(shí)施例中，硝酸鎘(cd(no3)2)、硫化鈉(na2s)、硝酸(hno3)和氫氧化鈉(naoh)等均為市售產(chǎn)品。

分別配制摩爾濃度為0.001mol/l和0.003mol/l的cd(no3)2溶液、摩爾濃度為0.0012mol/l和0.0025mol/l的na2s溶液、0.03mol/l的稀硝酸和0.03mol/l的氫氧化鈉溶液備用。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.1g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為6，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為6，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.4g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為6，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為4.5，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為5，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸和氫氧化鈉溶液控制其ph值為7，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

實(shí)施例7

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.0015mol/l的硝酸鎘溶液和0.004mol/l的硫化鈉溶液均以2.5ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為5，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例1

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(金紅石結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為6，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例2

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml蒸餾水加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為6，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例3

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為2，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例4

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為4，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例5

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的氫氧化鈉溶液控制其ph值為8，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例6

本實(shí)施例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.0003mol/l的硝酸鎘溶液和0.0012mol/l的硫化鈉溶液均以6.5ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為5，進(jìn)料時(shí)間為50min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

對(duì)比例7

本對(duì)比例提供了一種制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的方法，具體過程如下：將500ml四頸燒瓶固定設(shè)置在恒溫磁力攪拌裝置上，控制其溫度和攪拌速率分別為25℃和600rpm，將300ml濃度為0.15g/l的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))懸濁液加入到四頸燒瓶內(nèi)；通過蠕動(dòng)泵將濃度為0.001mol/l的硝酸鎘溶液和0.0025mol/l的硫化鈉溶液均以1ml/min的速度分開且同時(shí)加入到四頸燒瓶內(nèi)，通過加入0.03mol/l的稀硝酸控制其ph值為5，進(jìn)料時(shí)間為90min，反應(yīng)完成后用真空泵抽濾分離固液，于60℃真空烘干、研磨，檢測(cè)濾液中鎘離子的濃度，從而計(jì)算鎘離子的反應(yīng)去除率；測(cè)試反應(yīng)所得納米復(fù)合物的粒徑。

如下表1所示為實(shí)施例1-7和對(duì)比例1-7制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物中的cd²⁺的反應(yīng)去除率和硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的平均粒徑。

表1各實(shí)施例和對(duì)比例的cd²⁺的反應(yīng)去除率和產(chǎn)物平均粒徑對(duì)照表

圖1為實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-2制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的xrd對(duì)比圖，將xrd圖與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)比(pdf#41-1049和pdf#1-1272)，同時(shí)結(jié)合對(duì)應(yīng)cd²⁺的反應(yīng)去除率和平均粒徑的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將含鎘廢水和硫化鈉溶液同時(shí)加入含有二氧化鈦(銳鈦礦結(jié)構(gòu))的底液中，含鎘廢水和硫化鈉溶液反應(yīng)，生成硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物，對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比例1、2可以看出，銳鈦礦結(jié)構(gòu)的二氧化鈦能起到催化生成硫化鎘，促進(jìn)硫化鎘的結(jié)晶，而金紅石結(jié)構(gòu)二氧化鈦則無法起到催化反應(yīng)的作用；同時(shí)，當(dāng)?shù)滓褐袖J鈦礦結(jié)構(gòu)的二氧化鈦晶種的含量大于0.15g/l時(shí)，隨著其含量增大，cd²⁺的反應(yīng)去除率、硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的平均粒徑和結(jié)晶程度也無明顯變化。

圖2為實(shí)施例2和4-6及對(duì)比例3-5制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的xrd對(duì)比圖，圖3為不同ph值條件下生成硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的zeta電位分布圖，圖4為ph值為5.0時(shí)反應(yīng)生成的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的透射電鏡圖，結(jié)合圖2、圖3、圖4和表1中對(duì)應(yīng)cd²⁺的反應(yīng)去除率和平均粒徑的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ph值對(duì)硫化鎘的結(jié)晶影響不大，且鎘離子的去除率都在98％以上，而當(dāng)ph值<5，隨著ph值的升高，顆粒粒徑變小，當(dāng)ph值>5，增大ph值，顆粒的粒徑又逐漸增大，且平均粒徑都在30nm左右；此外，由于粒徑與其表面電位也有關(guān)，從反應(yīng)后溶液中形成的污泥的表面電位圖可看出，當(dāng)ph值為5時(shí)，硫化鎘顆粒的表面電位值最大，由于硫化鎘顆粒表面帶負(fù)電的雙電層電位使沉淀顆粒之間的排斥能較大，大大減輕或消除了硫化鎘顆粒發(fā)生團(tuán)聚和不均勻生長現(xiàn)象。硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物具有光催化性能，為了在實(shí)際應(yīng)用中得到粒徑較小的硫化鎘顆粒，ph值的最佳范圍為4.5-7.5。

圖5為實(shí)施例5和7及對(duì)比例6制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的xrd對(duì)比圖，同時(shí)結(jié)合表1中對(duì)應(yīng)cd²⁺的反應(yīng)去除率和平均粒徑的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含鎘廢水和硫化鈉溶液濃度過高，加入速度過快，對(duì)鎘離子的去除率影響不大，但會(huì)導(dǎo)致硫化鎘的結(jié)晶不佳，且相應(yīng)的粒徑偏大；當(dāng)含鎘廢水和硫化鈉溶液濃度過低，加入速度稍快，對(duì)鎘離子的去除率影響不大，且相應(yīng)的顆粒粒徑偏小，但產(chǎn)物的結(jié)晶程度很差；綜合產(chǎn)物的結(jié)晶程度、cd²⁺的反應(yīng)去除率和產(chǎn)物的粒徑，含鎘廢水和硫化鈉溶液的濃度分別為0.0005-0.0015mol/l和0.0010-0.0050mol/l，且加入速率均為0.5-5.0ml/min為含鎘廢水制備硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物的最佳濃度和加入速率。

實(shí)驗(yàn)例光催化降解實(shí)驗(yàn)

分別稱取催化劑粉末0.1g，將其分散到100ml10mg/l的亞甲基藍(lán)溶液中，分別用300w氙燈源照射，攪拌，并分別在反應(yīng)5min、10min、20min、30min、40min和60min時(shí)取樣，測(cè)試其亞甲基藍(lán)的濃度，并計(jì)算亞甲基藍(lán)的降解率。

分別采用實(shí)施例5制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物、對(duì)比例2制備的硫化鎘納米顆粒、市售的平均粒徑為35nm的cds、市售的tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))和市售平均粒徑為35nm的cds和tio2(銳鈦礦結(jié)構(gòu))按1:1比例混合后的混合物為催化劑，催化降解100ml10mg/l的亞甲基藍(lán)溶液，在不同反應(yīng)時(shí)間的催化降解率如下表2所示。

表2不同催化劑催化降解亞甲基藍(lán)溶液在不同反應(yīng)時(shí)間的催化降解率

從表2的結(jié)果可以看出，實(shí)施例5制備的硫化鎘-二氧化鈦納米復(fù)合物在反應(yīng)5min后，其催化降解亞甲基藍(lán)溶液的催化降解率為87％，當(dāng)反應(yīng)20min左右，基本完成亞甲基藍(lán)溶液的催化降解反應(yīng)，遠(yuǎn)高于對(duì)比例2制備的硫化鎘納米顆粒和市售光催化降解的同類催化劑產(chǎn)品。

最后，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。