一种光催化还原法降解废水中六价铬的方法

1.本发明涉及环境污染处理技术领域，具体说是一种光催化还原法降解废水中六价铬的方法。


背景技术：

2.工业颜料、鞣革、橡胶、陶瓷、金属镀铬等工业产生的六价铬废水污染，对环境有持久危险性，严重危害人类健康。六价铬为吞入性毒物，皮肤接触可能导致过敏，更可能造成遗传性基因缺陷和致癌，这些毒性是六价铬的特性，铬金属、三价或四价铬并不具有。因此，六价铬还原转化为低毒或无毒低价铬，是一种减少铬污染的有效策略。六价铬的处理方法主要分为生物法，物理吸附法，光催化还原法，其中生物法和物理吸附法都无法从根本上解决六价铬污染问题；中国专利文献cn112079462a公开了利用过筛后的低阶煤，进行废水中六价铬的吸附的方法，但是吸附不能解决根本问题，六价铬的污染依然存在。中国专利文献cn112159025a公开了利用沉淀法将废水中六价铬沉淀下来然后再分离的方法，但是其操作复杂，且六价铬沉淀物污染依然存在。因此，还原六价铬为低价铬，成为避免六价铬污染的根本策略。光催化还原成为解决六价铬废水污染处理的优先选择,然而目前已有的六价铬光还原报道，存在转化效率低、耗时长等不足。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种光催化还原法降解废水中六价铬的方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种光催化还原法降解废水中六价铬的方法，具体包括以下步骤：步骤1、向含有六价铬的废水中加入醇促进的光催化剂，避光搅拌0.5-1小时，使空气在光催化剂表面达到吸附/脱附平衡，所述醇为甲醇、异丙醇或二者的混合液；步骤2、对经过步骤1避光反应的含有六价铬的废水进行可见光照射，光催化反应还原废水中六价铬，直至六价铬含量低于排放标准。
5.本发明进一步的设计方案中，上述醇为甲醇，醇促进的光催化剂与甲醇的用量配比为1g光催化剂：150-200ml甲醇。
6.本发明进一步的设计方案中，上述醇为异丙醇，醇促进的光催化剂与甲醇的用量配比为1g光催化剂：150-200ml异丙醇。
7.本发明进一步的设计方案中，上述醇为甲醇与异丙醇组成的混合醇，醇促进的光催化剂与甲醇的用量配比为1g光催化剂：200ml混合醇，混合醇中甲醇与异丙醇。
8.本发明进一步的设计方案中，上述醇促进的光催化剂为bi4o5br2，其制备方法包括以下具体步骤：步骤1、将1.5mmol六水合硝酸铋加入5ml乙二醇中进行充分搅拌；步骤2、将3mmol溴化钾加入15ml乙二醇中进行充分搅拌；
步骤3、将步骤1和步骤2中溶液混合，搅拌半小时，转移到聚四氟乙烯内衬中，180℃恒温水热反应6小时；洗涤、离心、干燥，产物即为bi4o5br2。
9.本发明相比现有技术具有如下有益效果：本发明的光催化还原法降解废水中六价铬的方法，具有快速、高效特点，20分钟即可完全还原200mg/l高浓度六价铬废水。
附图说明
10.图1是实施例一中制备的bi4o5br2光催化剂的x射线衍射（xrd）图；图2是实施例一中制备的bi4o5br2光催化剂的扫描电子显微镜（sem）图；图3是实施例中制备的bi4o5br2光催化剂还原六价铬性能对比图；
具体实施方式
11.下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
12.实施例一：制备光催化剂为bi4o5br2。
13.室温下，将1.5mmol的六水合硝酸铋加入盛有5ml乙二醇的烧杯1中，搅拌均匀；在烧杯2中加入15ml乙二醇，搅拌条件下，加入3mmol的溴化钾，搅拌均匀；将烧杯1和烧杯2的溶液混合，搅拌半小时，转移到聚四氟乙烯内衬中，180℃恒温水热反应6小时；洗涤、离心、干燥，产物即为bi4o5br2光催化剂。
14.对产物进行x射线衍射和扫描电子显微镜检测，产物的x射线衍射图和扫描电子显微镜图如附图1和附图2。
15.由图1可见，本实施例制备的产品与bi4o5br2标准卡（jcpds:37-0699）一致，本实施例制备产品是纯相的bi4o5br2光催化剂。
16.由图2可见，本实施例所制备的bi4o5br2光催化剂形貌为纳米空心球。
17.实施例二：本发明光催化还原法降解废水中六价铬的方法，具体包括以下步骤：步骤1、向含有六价铬的废水中加入醇促进的光催化剂（实施例一制备bi4o5br2光催化剂），避光进行搅拌1小时，使空气在光催化剂表面达到吸附/脱附平衡，光催化剂为bi4o5br2，所用醇选用甲醇，光催化剂与甲醇的用量配比为1g光催化剂：200ml甲醇。
18.步骤2、对经过步骤1避光反应的含有六价铬的废水进行可见光照射，进行光催化反应还原废水中六价铬，直至六价铬含量低于排放标准。
19.实施例三：本发明光催化还原法降解废水中六价铬的方法，醇促进的光催化剂采用实施例一制备bi4o5br2光催化剂，具体包括以下步骤：步骤1、向含有六价铬的废水中加入醇促进的光催化剂，避光进行搅拌0.5小时，使空气在光催化剂表面达到吸附/脱附平衡，光催化剂为bi4o5br2，所用醇为异丙醇时，光催化剂与异丙醇的用量配比为1g光催化剂：150ml异丙醇。
20.步骤2、对经过步骤1避光反应的含有六价铬的废水进行可见光照射，进行光催化反应还原废水中六价铬，直至六价铬含量低于排放标准。
21.实施例四：
本发明光催化还原法降解废水中六价铬的方法，醇促进的光催化剂采用实施例一制备bi4o5br2光催化剂，具体包括以下步骤：步骤1、向含有六价铬的废水中加入醇促进的光催化剂，避光进行搅拌1小时，使空气在光催化剂表面达到吸附/脱附平衡，光催化剂为bi4o5br2，所用醇为甲醇与异丙醇的混合醇，光催化剂与混合醇的用量配比为1g光催化剂：（100ml甲醇 100ml异丙醇）。
22.步骤2、对经过步骤1避光反应的含有六价铬的废水进行可见光照射，进行光催化反应还原废水中六价铬，直至六价铬含量低于排放标准。
23.测试实例：使用醇促进的光催化剂bi4o5br2进行还原六价铬测试。
24.称取实施例一制备光催化剂bi4o5br2样品0.05g，分别加入配制六价铬浓度均为200mg/l的溶液。分为四组：第一组(h2o)：浓度为200mg/l的六价铬水溶液200ml；第二组(methanol)：甲醇-六价铬溶液200ml，六价铬有浓度为200mg/l，甲醇体积浓度为10%；第三组(isipropanol)：异丙醇六价铬溶液200ml；六价铬有浓度为200mg/l，异丙醇体积浓度为10%；第四组(isipropanol methanol)：甲醇-异丙醇-六价铬溶液200ml；六价铬有浓度为200mg/l，甲醇体积浓度为10%，异丙醇体积浓度为10%；测试过程如下：1）上述四组溶液分别于盛于装置中，暴露在空气中先避光搅拌30分钟，使空气在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。
25.2）然后在可见光照射下进行光催化反应，上清液用分光光度计检测。
26.根据lambert
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beer定律，有机物特征吸收峰强度的变化，可以定量计算其浓度变化。当吸光物质相同、厚度相同时，可以用吸光度的变化直接表示cr
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的变化。根据二苯碳酰二肼分光光度法，显色之后在540nm处有一个特征吸收峰，所以可以利用吸光度的变化来衡量溶液中cr
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的浓度变化。参见附图3，其中c为cr
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的浓度，t为时间。横坐标：可见光光照射时间；纵坐标：经过可见光光照射一段时间后测量的cr
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浓度值。
27.由图3可见，加入10ml甲醇和加入10ml异丙醇；两者均性能提高；还原六价铬效果最好最好的是10ml甲醇 10ml异丙醇，而纯的六价铬水溶液则完全还原不动六价铬。
28.中国专利文献202011447716.8公开了一种可见光催化剂及其合成方法，其中采用cpan/fewo4复合物还原50mg/l-cr
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需要180分钟，而本发明采用10ml甲醇 10ml异丙醇 0.05g光催化剂bi4o5br2能够20分钟还原200mg/l cr
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，具有突出的除铬效果和推广应用价值。
29.以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。