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1、(10)申请公布号 CN 102806082 A (43)申请公布日 2012.12.05 C N 1 0 2 8 0 6 0 8 2 A *CN102806082A* (21)申请号 201210243877.4 (22)申请日 2012.07.16 B01J 23/745(2006.01) C02F 1/30(2006.01) (71)申请人湖北工业大学 地址 430068 湖北省武汉市武昌南湖李家墩 一村一号 (72)发明人周国华 张春燕 刘红 曹琴琴 (74)专利代理机构武汉帅丞知识产权代理有限 公司 42220 代理人朱必武 (54) 发明名称 降解硫化矿选矿有机废水的可见光催化剂制。
2、 备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种可见光催化降解硫化矿选 矿废水中有机成分的方法。该方法以硝酸铁、丙 二酸和水为原料,搅拌混合均匀,在80水浴蒸 发至糊状,105120条件下干燥,经200 500煅烧后获得纳米氧化铁粉体。氧化铁光催化 剂在可见光照射下,能有效地降解硫化矿选矿废 水中有机成分。本发明具有催化剂制备简单快速, 有机污染物降解速度快,污染物去除效果显著、成 本低的优点,而且不产生二次污染。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1页 2 。
3、1.一种降解硫化矿选矿废水中有机成分的可见光催化剂制备方法,其特征在于:以硝 酸铁、丙二酸和水为原料,采用湿化学法制备得纳米氧化铁粉体。 2.根据权利要求1所述可见光催化剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤: (1)以硝酸铁、丙二酸和水为原料,搅拌混合均匀,在80水浴蒸发至糊状;其中,硝酸 铁,丙二酸和水的摩尔比为:1:2-8:45-180; (2)糊状物在105-120条件下干燥; (3)将干燥糊状物放入窑炉在200-500下煅烧2-6小时得纳米氧化铁粉体。 3.根据权利要求2所述可见光催化剂的制备方法,其特征在于:硝酸铁,丙二酸和水的 摩尔比为:1:2-4:47-84。 4.根据权利要求2。
4、所述可见光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)中的煅烧温度 为250-350,煅烧时间为2-3小时。 5.根据权利要求1-4任一项所述可见光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)采用 的水为去离子水或蒸馏水。 6.一种降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法,其特征在于:包括将权利要求1-4任 一项制备的纳米氧化铁粉体作为可见光催化剂,悬浊于硫化矿选矿废水中进行光照射。 7.根据权利要求6所述降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法,其特征在于:按 0.32.0g/L废水的比例加入纳米氧化铁粉体,在可见光下照射150240分钟。 8.根据权利要求7所述降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法,其特征在于:。
5、所述可 见光的光源为氙灯或太阳光。 权 利 要 求 书CN 102806082 A 1/4页 3 降解硫化矿选矿有机废水的可见光催化剂制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种处理选矿废水的方法,特别涉及对一种降解硫化矿选矿有机废水 的可见光催化剂制备方法。 背景技术 0002 随着矿业的发展,选矿过程中使用的浮选药剂的用量越来越大,同时浮选药剂带 来的环境污染也越来越严重。由于浮选药剂用量大、效率低、高毒和高污染,选矿废水中 的药剂残余量较大,致使许多矿区生态环境不断恶化,水体与土壤受到严重污染,对人身健 康、农业生产和渔业都造成了很大危害。因此,如何寻求一种有效、合理的治理选矿废水的 技。
6、术是人们亟待解决的重大难题。 0003 目前,处理硫化矿选矿废水中有机成分的方法有生物法、化学法、物理吸附法和尾 矿库自然净化法等。生物法对有些硫化矿浮选废水中的有机成分降解性能差。中国专利 CN101875960A 对硫化矿浮选废水中的有机成分烃基黄药的生物降解性进行测试,结果表 明乙基黄药是可生物降解,但异丙基黄药、正丁基黄药、异丁基黄药及正戊基黄药都属于难 生物降解。中国专利CN101279804A公开了以臭氧法降解硫化矿选矿有机废水的方法。该 法反应速度快,去除污染物效果显著。但臭氧易分解,不能循环使用。吸附法再生吸附剂比 较繁琐。尾矿库自然净化法降解速度慢。 0004 近年来,利用半。
7、导体材料光催化降解有毒有害的污染物已成为比较热门的研究课 题之一。光催化技术不仅能耗低、操作简便、反应条件温和、无二次污染,而且可有效地将有 机污染物转化为无机小分子,达到完全无机化的目的。目前使用较多光催化剂是TiO 2 ,其 具有光催化活性高、稳定性好的优点。然而TiO 2 的带隙较宽,只能吸收387nm的紫外 光,光能的利用率低。因此,人们逐渐把目光转移到具有窄禁带宽度,可以利用可见光的半 导体光催化剂,以提高对太阳能的利用效率。中国专利CN101830537A公开了一种可见光催 化降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法。该法以共沉淀法制备光催化剂Bi 2 O 3 粉体。其 制备步骤包括:前。
8、驱体的制备:将五水硝酸铋、浓硝酸和去离子水按照一定比例于聚四 氟乙烯容器中混匀,然后慢慢滴加KOH溶液至pH呈中性,边滴加边搅拌,反应1h后得到固 体沉淀;将沉淀过滤和洗涤,然后烘干(120)、磨碎,得到前驱体粉末;光催化剂Bi 2 O 3 的 制备:将前驱体粉末于303800中煅烧6h,得到Bi 2 O 3 粉末。该方法虽然具有工艺反 应速度快,去除污染物效果显著的优点,但其涉及的半导体光催化剂制备复杂,成本高。 发明内容 0005 鉴于现有技术的不足,本发明的目的在于将制备工艺简单快速且成本低的Fe 2 O 3 光催化剂用于降解硫化矿选矿废水中有机成分,从而解决现有的可见光催化剂制备复杂和。
9、 成本高的问题。 0006 本发明的目的是这样实现的: 一种降解硫化矿选矿废水中有机成分的可见光催化剂制备方法,以硝酸铁、丙二酸和 说 明 书CN 102806082 A 2/4页 4 水为原料,采用湿化学法制备得纳米氧化铁粉体,即得可见光催化剂。 0007 优选地,所述可见光催化剂的制备方法包括如下步骤: (1)以硝酸铁、丙二酸和水为原料,搅拌混合均匀,在80水浴蒸发至糊状;其中,硝酸 铁,丙二酸和水的摩尔比为:1:2-8:45-180; (2)糊状物在105-120条件下干燥; (3)将干燥糊状物放入窑炉在200-500下煅烧2-6小时得纳米氧化铁粉体。 0008 进一步优选地,所述可见光。
10、催化剂的制备方法,其中硝酸铁,丙二酸和水的摩尔比 为:1:2-4:47-84。 0009 进一步优选地,所述可见光催化剂的制备方法,其中步骤(3)中的煅烧温度为 250-350,煅烧时间为2-3小时。 0010 再进一步优选地,所述可见光催化剂的制备方法,其中步骤(1)采用的水为去离子 水或蒸馏水。 0011 一种降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法,包括将上述方法制备的纳米氧化铁 粉体作为可见光催化剂,悬浊于硫化矿选矿废水中进行光照射。 0012 优选地,所述降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法,其中按0.32.0g/L废水 的比例加入纳米氧化铁粉体,在可见光下照射150240分钟。 0013 。
11、本发明将选矿废水引入圆柱形石英光催化反应器中,按0.32.0 g/L废水的比 例加入按上述方法制备的光催化剂Fe 2 O 3 ,再开启磁力搅拌器进行搅拌,使Fe 2 O 3 呈悬浮状 态,然后接通氙灯光源,照射150240分钟,利用Fe 2 O 3 光催化降解废水中的有机成分。所 述氙灯置于石英冷阱内,该冷阱固定在圆柱形石英反应器中央,冷阱内的夹层中通有冷却 水,通过调节冷却水的流量来消除氙灯的热效应。所述光源采用氙灯,滤光片滤去420 nm 以下波长光谱。该氙灯用于模拟太阳光谱。在本发明中也可以用太阳光照射。 0014 与现有技术相比,本发明涉及的降解硫化矿选矿有机废水的可见光催化剂制备方 。
12、法具有以下主要的优点和进步: 光催化剂Fe 2 O 3 制造工艺简单快速,成本低;光催化剂Fe 2 O 3 无毒性。 0015 光催化剂Fe 2 O 3 在可见光下有良好的光催化活性,提高了对太阳光能源的利用 效率。 0016 去除污染物效果显著,降解速度快, 将污染物最终降解成无机小分子物质,从而避免了二次污染的产生。 附图说明 0017 图1是本发明实施例1制备的氧化铁粉体的XRD图谱; 图2 是本发明实施例1制备的氧化铁粉体的SEM照片。 具体实施方式 0018 以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明,但不应将此理 解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发。
13、明上述内容所实现的技术均 属于本发明的范围。 说 明 书CN 102806082 A 3/4页 5 0019 实施例1: 将10.0g九水硝酸铁(约0.03 mol)和6.3 g丙二酸(约0.06 mol)依次加入25 mL(约 1.4 mol)蒸馏水中,搅拌混合均匀,在80水浴蒸发至糊状。糊状物在105条件下干燥; 将干燥糊状物放入窑炉在250下煅烧3小时得氧化铁粉体。所得粉体的XRD图谱如图1 所示。从图1可知,所有特征峰位置与标准粉末衍射卡(-Fe 2 O 3 PDF 39-1346)的衍射峰 一致,可以确定所得粉体为-Fe 2 O 3 。所得粉体的SEM照片如图2所示,该图显示所得粉体。
14、 的粒度尺寸约为50 nm100 nm。 0020 然后将40 mL浓度为40.0 mg/L的丁黄药浮选废水加入圆柱形石英光催化反应器 中,加入实施例1制备的Fe 2 O 3 40 mg,磁力搅拌使光催化剂一直处于悬浮状态,然后用300 W 氙灯照射。滤光片滤去420 nm以下波长光谱。在波长420 nm的光照射150 min后,丁 黄药浓度随时间变化情况如表1所示。由表1可知,光照150 min后,丁黄药的降解率为 94.0%。 0021 表1 250制备的Fe 2 O 3 可见光催化降解含丁黄药选矿废水结果 实施例2: 将10.0g九水硝酸铁(约0.03 mol)和9.4 g丙二酸(约0.。
15、09 mol)依次加入35 mL(约 1.9 mol)蒸馏水中,搅拌混合均匀,在80水浴蒸发至糊状。糊状物在105条件下干燥; 将干燥糊状物放入窑炉在300下煅烧2小时得氧化铁粉体。 0022 然后将40 mL浓度为40.0 mg/L的丁黄药浮选废水加入圆柱形石英反应器中,加 入40 mg实施例2制备的Fe 2 O 3 ,磁力搅拌使光催化剂一直处于悬浮状态,然后用300 W 氙 灯照射。滤光片滤去420 nm以下波长光谱。在波长420 nm的光照180 min后,丁黄药浓 度随时间变化如表2所示。由表2可知,光照180 min后,丁黄药的降解率为96.0%。 0023 表2 300制备的Fe 。
16、2 O 3 可见光催化降解含丁黄药选矿废水结果 说 明 书CN 102806082 A 4/4页 6 实施例3: 将10.0g九水硝酸铁(约0.03 mol)和12.5g丙二酸(约0.12 mol)依次加入45 mL蒸 馏水(约2.5 mol)中,搅拌混合均匀,在80水浴蒸发至糊状。糊状物在105条件下干燥; 将干燥糊状物放入窑炉在350下煅烧2小时得氧化铁粉体。 0024 然后将40 ml浓度为40.0 mg/L的丁黄药浮选废水加入圆柱形石英反应器中,分 别加入40 mg实施例3制备的Fe 2 O 3 ,磁力搅拌使光催化剂一直处于悬浮状态,然后用300W 氙灯照射。滤光片滤去420 nm以下波长光谱。在波长420 nm的光照240 min后,丁黄药 浓度随时间变化如表3所示。由表3可知,光照240 min后,丁黄药的降解率为90.0%。 0025 表3 350制备的Fe 2 O 3 可见光催化降解含丁黄药选矿废水结果 说 明 书CN 102806082 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102806082 A 。