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；所述的納米材料涂層為氧化石墨/硫化鎘復合材料。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，解決了現有技術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
【技術領域】
[0001]本發明屬于污水處理技術領域，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】】
[0002]傳統的污水處理技術是在紫外光照射下使水中有機污染物分解從而達到除污效果。近期的納米技術使用可見光來催化光解有機污染物。但是該技術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，使該納米技術對處理污水的運用受到限制。
【
【發明內容】
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[0003]本發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，解決了現有技術中存在的必須在光解后要將納米材料與水樣分離，以及分離不完全導致的二次污染的問題。
[0004]本發明所采用的技術方案是，
[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；所述的納米材料涂層為氧化石墨/硫化鎘復合材料。
[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進行攪拌反應，反應完全后，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粉狀；
[0012]2)反應裝置制作:
[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，涂有納米材料涂層的玻璃管伸入有機污染物中，可見光源通電進行有機污染物的光輻照解降。
[0017]使用可見光降解裝置時，在水樣玻璃容器外周設置多個可見光光源。
[0018]所述的有機污染物為羅丹明B染料水溶液和其他含有有機污染物的溶液。
[0019]所述的羅丹明B染料水溶液和其他含有有機污染物的溶液中加入過氧化氫。
[0020]所述的可見光源通電時間為5-72小時。
[0021]相對于現有技術，本發明具有以下優點:
[0022]本發明的裝置是結合納米技術和可見光降解原理，將氧化石墨/硫化鎘復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納米材料進行降解污水中有機污染物，降解過程中將現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]進一步，可見光源采用普通的燈泡，實現更方便，設備成本降低。
[0024]本發明的裝置的制備方法，通過簡單的納米材料的合成，制備納米材料細粉，然后進行涂覆與玻璃管外壁，加入可見光源即制備了一個簡易的納米材料可見光降解裝置。制作過程簡單，方便，成本低。
[0025]本發明的降解方法免除了現有技術中必須在光解后要將將納米材料與水樣分離的環節，也消除了二次污染的隱患，將納米技術用于水污染的治理成本更低和實用。該發明具有制備工藝簡單和容易操作的特點，從而降低除污成本和免除納米材料對水造成的二次污染。
【【附圖說明】】
[0026]圖1本發明的納米材料可見光降解裝置進行可見光催化降解污水中的有機污染物示意圖；
[0027]圖2為本發明實施例2制備的氧化石墨/硫化鎘復合材料的掃描圖。
[0028]圖中，1-納米材料，2-可見光源，3-玻璃容器，4-有機污染物水樣，5-可見光源玻璃管。
【【具體實施方式】】
[0029]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行詳細闡述，但在本發明的描述中，需要理解的是，本發明所描述的實施例是示例性的，描述中所出現的具體參數僅是為了便于描述本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0030]如圖1所示，本發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；所述的納米材料涂層I為氧化石墨/硫化鎘復合材料。可見光源2為5-15W燈炮。
[0031 ]本發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)可見光光催化反應裝置.將5-15W長型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內，反應裝置就完成了。
[0037]5)使用裝置時可在玻璃容器外設置更多可見光光源以提高光解效率。
[0038]本發明的降解機理為:制備的的氧化石墨/硫化鎘復合材料，涂覆在玻璃管外壁，當可見光照射到氧化石墨/硫化鎘復合材料時，硫化鎘便在可見光照下產生自由電子。這些自由電子就啟動有機污染物的氧化還原反應，從而導致污染物的降解。
[0039]下面結合具體實施例對本發明做進一步說明
[0040]實施例1
[0041 ]本發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)可見光光催化反應裝置.將5W長型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內，反應裝置就完成了。
[0047]5)使用裝置時可在玻璃容器外設置2個5W可見光光源以提高光解效率。
[0048]實施例2
[0049]本發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)可見光光催化反應裝置.將1W長型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內，反應裝置就完成了。
[0055]5)使用裝置時可在玻璃容器外設置3個5W可見光光源以提高光解效率。
[0056]圖2為本發明實施例2制備的氧化石墨/硫化鎘復合材料的掃描圖。從圖上可以看出氧化石墨/硫化錦復合材料的表面粗糖。
[0057]實施例3
[0058]本發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)可見光光催化反應裝置.將15W長型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內，反應裝置就完成了。
[0064]5)使用裝置時可在玻璃容器外設置6個1W可見光光源以提高光解效率。
[0065]實施例4
[0066]本發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)可見光光催化反應裝置.將15W長型小燈炮置于有納米材料涂層的玻璃管內，再將玻璃管置于水樣玻璃容器內，反應裝置就完成了。
[0072]5)使用裝置時可在玻璃容器外設置3個15W可見光光源以提高光解效率。
[0073]下面將本發明的納米材料可見光降解裝置進行污水處理驗證。
[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，涂有納米材料涂層I的玻璃管5伸入有機污染物中，可見光源2通電進行有機污染物的可見光催化解降。輔助使用可見光降解裝置時，在水樣玻璃容器3外周設置多個可見光光源。
[0076]有機污染物為羅丹明B染料水溶液和其他含有有機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污染物的溶液。
[0077]實驗I
[0078]實驗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，顏色藍紅色。通過可見光照射降解一段時間后，水樣呈淺黃色。
[0079]實驗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，顏色藍紅色。通過可見光照射降解一段時間后，水樣呈透明無色。
[0081]通過降解實驗，可以看出，本發明的降解方法可以有效的降解有機污染物，效果明顯，降解后可以達到工業排放及生活排放的標準。
[0082]以上，僅為本發明的較佳實施例，并非僅限于本發明的實施范圍，凡依本發明專利范圍的內容所做的等效變化和修飾，都應為本發明的技術范疇。
【主權項】
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；所述的納米材料涂層(I)為氧化石墨/硫化鎘復合材料。2.根據權利要求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.根據權利要求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進行攪拌反應，反應完全后，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粉狀； 2)反應裝置制作: 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.根據權利要求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，涂有納米材料涂層(I)的玻璃管(5)伸入有機污染物中，可見光源(2)通電進行有機污染物的可見光催化解降。7.根據權利要求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，在水樣玻璃容器(3)外周設置多個可見光光源。8.根據權利要求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，所述的有機污染物為羅丹明B染料水溶液。9.根據權利要求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.根據權利要求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)通電時間為5-72小時。
【文檔編號】B01J27/04GK106044931SQ201610497418
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】李莊杰, 俞楨
【申請人】俞健