權(quán)利要求書: 1.一種
鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,其特征在于,所述光催化劑為L(zhǎng)aNixCo1?xO3/CeO2,其中,x為0.9?0.98,活性物質(zhì)LaNixCo1?xO3是在LaNiO3中摻雜Co改性制得。
2.權(quán)利要求1所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)將表面活性劑溶解于水中,攪拌得到囊泡溶液,加入硝酸鑭、硝酸鎳和硝酸鈷攪拌溶解得到混合溶液,同時(shí)調(diào)節(jié)混合溶液pH,過濾,洗滌沉淀,沉淀經(jīng)離心,干燥,煅燒得到LaNixCo1?xO3;
(2)將LaNixCo1?xO3加到甘醇溶液中,加入硝酸鈰,超聲輔助分散,攪拌,熱反應(yīng),冷卻,洗滌,離心,干燥得LaNixCo1?xO3/CeO2,將粘合劑加熱攪拌溶于水,加入檸檬酸,加入LaNixCo1?xO3/CeO2,加熱攪拌,載體浸漬,干燥,得到鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNixCo1?xO3/CeO2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,步驟(1)中,所述表面活性劑為非等摩爾陰離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的混合表面活性劑,所述陰離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種,所述陽離子表面活性劑鯨蠟三甲基溴化銨,所述陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2?10;所述水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.024?0.036;所述硝酸鑭、硝酸鎳與硝酸鈷的摩爾比為1:0.90?0.98:
0.02?0.10。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNixCo1?xO3/CeO2中CeO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50%,所述粘合劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的一種,所述載體為直徑2?3mm的五齒球形γ?Al2O3或球形γ?Al2O3。
5.權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑在處理高COD半導(dǎo)體有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的催化劑處理高COD半導(dǎo)體有機(jī)廢水的方法,其特征在于,所述方法使用以下專用系統(tǒng),所述專用系統(tǒng)包括固體沉降池(1)、設(shè)有光源(6)的光催化反應(yīng)器(4)、尾氣吸收器(18)、COD在線監(jiān)測(cè)儀(12)和廢水存儲(chǔ)池(17),其中,光催化反應(yīng)器(4)分別與固體沉降池(1)和尾氣吸收器(18)相連,所述尾氣吸收器(18)分別與光催化反應(yīng)器(4)和廢水存儲(chǔ)池(17)相連,所述光催化反應(yīng)器(4)出液口與COD在線監(jiān)測(cè)儀(12)相連;所述光催化反應(yīng)器(4)內(nèi)部豎直分為三個(gè)區(qū)域(a、b、c),相鄰兩個(gè)區(qū)域僅有底部或頂部?jī)蓛上嗤?,每個(gè)區(qū)域內(nèi)裝有鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑(10)和填料(9),所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑(10)和填料(9)交替設(shè)置,所述光催化反應(yīng)器(4)頂部有除沫器(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述尾氣吸收器(18)中底部為水,所述水層上部依次為兩種不同的吸附材料,所述尾氣吸收器(18)頂部設(shè)有噴淋器(21)和出氣孔(26),所述尾氣吸收器(18)的進(jìn)液口前端設(shè)有尾氣收集器(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述光源(6)為氙燈、鹵鎢燈、高能LEDs燈中的一種;所述光催化反應(yīng)器(4)中的填料為西塔環(huán)、金屬環(huán)矩鞍填料、金屬板波紋填料、四氟填料中的一種;所述尾氣吸收器(18)中的吸附材料為木質(zhì)活性炭、疏水硅沸石分子篩、非織造布基吸附材料中的兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,包括以下步驟:半導(dǎo)體有機(jī)廢水在固體沉降池(1)中沉降后送至光催化反應(yīng)器(4),單向流經(jīng)過填充有權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑(10)和填料(9)及除沫器(8),從上部出液口排出至COD在線監(jiān)測(cè)儀(12)檢測(cè)COD值,若COD值符合要求,處理過的廢水經(jīng)尾氣收集器(16)收集氣體后,進(jìn)入廢水存儲(chǔ)池(17);
尾氣收集器(16)收集的尾氣進(jìn)入尾氣吸收器(18)處理;若COD值不符合要求,廢水經(jīng)COD在線監(jiān)測(cè)儀(12)返回光催化反應(yīng)器(4)中繼續(xù)處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑與半導(dǎo)體有機(jī)廢水的固液比為30?50g/L,所述半導(dǎo)體有機(jī)廢水為半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中不同工序產(chǎn)生的混合型有機(jī)廢水。
說明書: 一種鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑、制備方法及專用系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種催化劑、制備方法及專用系統(tǒng)和方法,尤其涉及一種吸附性能好、光催化能力強(qiáng)、應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水降解的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑及其制備方法與處理廢水時(shí)的專用配套處理系統(tǒng)和方法。背景技術(shù)[0002] 由于現(xiàn)代社會(huì)及信息技術(shù)等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,大數(shù)據(jù)計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興需求的不斷增加,促進(jìn)了半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展,半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展不僅帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)收益和科技發(fā)展,也帶來了環(huán)境污染的問題。在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中,由于不同工藝的生產(chǎn)需求產(chǎn)生了大量有機(jī)廢水,整個(gè)過程中,有機(jī)廢水約占廢水總量的1/3以上,主要污染物有:成盒工序中的N?甲基吡咯烷酮(NMP);陣列過程光刻工序中的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA);陣列過程剝離工序中的二甲基亞砜(DMSO)、乙醇胺(ETA);顯影工藝過程中的四甲基氫氧化銨(TMAH);以及光刻膠會(huì)分解產(chǎn)生的苯酚等有機(jī)物。這些有機(jī)污染物由于易溶于水且具有一定毒性,處理不好排入環(huán)境會(huì)造成水質(zhì)污染,對(duì)于水生生物以及人類的身體健康都具有很大的危害。
[0003] 當(dāng)前用于半導(dǎo)體有機(jī)廢水處理的方法主要是生物分解法,此法雖然成本低能有效去除低COD廢水的污染物,但無法處理高COD的有機(jī)廢水;芬頓氧化法能一定程度上氧化降解有機(jī)物,但處理后會(huì)產(chǎn)生大量污泥
固廢造成二次污染;吹脫、膜分離等物理法起到廢水處理的輔助作用,無法降解水中有機(jī)污染物。光催化氧化技術(shù)因其光降解環(huán)保能耗低,且能有效降解污染物而被廣泛關(guān)注。然而應(yīng)用廣泛的TiO2等光催化劑由于其帶隙寬度大,僅對(duì)紫外及近紫外光具有光譜響應(yīng),無法吸收利用可見光,大大降低了光的利用效率;其次單純的光催化劑產(chǎn)生的光生電荷載流子利用率低,光生電子?空穴對(duì)極易復(fù)合使得光催化效率低。因此半導(dǎo)體有機(jī)廢水的處理需要一個(gè)環(huán)保且能高效處理有機(jī)污染物的方法。
發(fā)明內(nèi)容[0004] 發(fā)明目的:本發(fā)明的第一目的是提供一種綠色環(huán)保、光催化能力強(qiáng)、吸附性能強(qiáng)的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNixCo1?xO3/CeO2;本發(fā)明第二目的是提供一種該鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑的制備方法;本發(fā)明第三目的是提供一種該鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水中的應(yīng)用;本發(fā)明的第四目的是提供一種該鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水的專用系統(tǒng);本發(fā)明的第五目的是提供一種該鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑利用專用系統(tǒng)處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水的方法。[0005] 技術(shù)方案:本發(fā)明所述一種鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑為L(zhǎng)aNixCo1?xO3/CeO2,其中,x為0.9?0.98,活性物質(zhì)LaNixCo1?xO3是在LaNiO3中摻雜Co改性制得。[0006] 本發(fā)明所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑的制備方法包括以下步驟:[0007] (1)將表面活性劑溶解于水中,攪拌得到囊泡溶液,加入硝酸鑭、硝酸鎳和硝酸鈷攪拌溶解得到混合溶液,同時(shí)調(diào)節(jié)混合溶液pH,過濾,洗滌沉淀,沉淀經(jīng)離心,干燥,煅燒得到LaNixCo1?xO3;[0008] (2)將LaNixCo1?xO3加到甘醇溶液中,加入硝酸鈰,超聲輔助分散,攪拌,熱反應(yīng),冷卻,洗滌,離心,干燥得LaNixCo1?xO3/CeO2,將粘合劑加熱攪拌溶于水,加入檸檬酸,加入LaNixCo1?xO3/CeO2,加熱攪拌,載體浸漬,干燥,得到鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNixCo1?xO3/CeO2。[0009] 進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述表面活性劑為非等摩爾陰離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的混合表面活性劑,所述陰離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種,所述陽離子表面活性劑鯨蠟三甲基溴化銨。[0010] 進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2?10;所述水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.024?0.036。
[0011] 進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述硝酸鑭、硝酸鎳與硝酸鈷的摩爾比為1:0.90?0.98:0.02?0.10。
[0012] 進(jìn)一步地,步驟(1)中,所述pH的調(diào)節(jié)試劑為四甲基氫氧化銨,pH為8.5?12;所述煅燒溫度為750?800℃,煅燒時(shí)間為4?5h。[0013] 進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNixCo1?xO3/CeO2中CeO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?50%。[0014] 進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述粘合劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的一種。[0015] 進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述載體為直徑2?3mm的五齒球形γ?Al2O3或球形γ?Al2O3。[0016] 進(jìn)一步地,步驟(2)中,所述超聲輔助分散時(shí)間為20?40min,所述攪拌時(shí)間為1?2h;所述熱反應(yīng)溫度為180?210℃,反應(yīng)時(shí)間為12?24h;
[0017] 本發(fā)明所述的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑在處理高COD半導(dǎo)體有機(jī)廢水中的應(yīng)用。[0018] 本發(fā)明所述的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水的專用系統(tǒng),該專用系統(tǒng)包括固體沉降池、設(shè)有光源的光催化反應(yīng)器、尾氣吸收器、COD在線監(jiān)測(cè)儀和廢水存儲(chǔ)池,其中,光催化反應(yīng)器分別與固體沉降池與尾氣吸收器相連,所述尾氣吸收器分別與光催化反應(yīng)器和廢水存儲(chǔ)池相連,所述光催化反應(yīng)器的出液口與COD在線監(jiān)測(cè)儀相連;所述光催化反應(yīng)器內(nèi)部豎直分為三個(gè)區(qū)域,相鄰兩個(gè)區(qū)域僅有底部或頂部?jī)蓛上嗤?,每個(gè)區(qū)域內(nèi)鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑和填料交替設(shè)置,所述光催化反應(yīng)器頂部有除沫器。[0019] 進(jìn)一步地,所述尾氣吸收器中底部為水,所述水層上部依次為兩種不同的吸附材料,所述尾氣吸收器頂部設(shè)有噴淋器和出氣孔,所述尾氣吸收器的進(jìn)液口前端設(shè)有尾氣收集器。[0020] 進(jìn)一步地,所述光源為500W的氙燈、鹵鎢燈、高能LEDs燈中的一種;[0021] 進(jìn)一步地,所述光催化反應(yīng)器中的填料為西塔環(huán)、金屬環(huán)矩鞍填料、金屬板波紋填料、四氟填料中的一種;[0022] 進(jìn)一步地,所述尾氣吸收器中的吸附材料為木質(zhì)活性炭、疏水硅沸石分子篩、非織造布基吸附材料中的兩種;[0023] 利用本發(fā)明所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑及專用系統(tǒng)處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水的方法包括以下步驟:半導(dǎo)體有機(jī)廢水在固體沉降池中沉降后送至光催化反應(yīng)器,單向流經(jīng)過填充有本發(fā)明制備的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑和填料以及除沫器,從上部出液口排出至COD在線監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)COD值,若COD值符合要求,處理過的廢水經(jīng)尾氣收集器收集氣體后,進(jìn)入廢水存儲(chǔ)池;尾氣收集器收集的尾氣進(jìn)入尾氣吸收器處理;若COD值不符合要求,廢水經(jīng)COD在線監(jiān)測(cè)儀返回光催化反應(yīng)器中繼續(xù)處理。[0024] 進(jìn)一步地,吸收的尾氣依次經(jīng)過尾氣吸收器中水和兩種吸附材料后經(jīng)噴淋器噴淋后從頂部出氣口排出,尾氣吸收器內(nèi)水過量時(shí)經(jīng)尾氣處理三向調(diào)節(jié)閥排出界外。[0025] 進(jìn)一步地,所述鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑與半導(dǎo)體有機(jī)廢水的固液比為30?50g/L。[0026] 進(jìn)一步地,所述半導(dǎo)體有機(jī)廢水為半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中不同工序產(chǎn)生的混合型有機(jī)廢水[0027] 本發(fā)明的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑引入Co進(jìn)行離子摻雜,形成一定的晶格缺陷,暴露活性位點(diǎn),抑制光生電子?空穴對(duì)復(fù)合,促進(jìn)光生載流子分離,且調(diào)節(jié)能級(jí)結(jié)構(gòu),擴(kuò)大可見光響應(yīng)范圍,使催化劑可充分利用可見光,提高光催化性能;通過與CeO2復(fù)合,可形成異質(zhì)結(jié),實(shí)現(xiàn)光生電子?空穴對(duì)有效分離并延長(zhǎng)其壽命,進(jìn)一步提升光催化性能;催化劑制備過程中,利用不同摩爾比陰陽離子表面活性劑混合形成囊泡溶液,超聲分散做輔助,可增大催化劑比表面積從而提升其吸附性能,充分發(fā)揮其催化效果。[0028] 本發(fā)明針對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的混合型有機(jī)廢水設(shè)計(jì)鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑經(jīng)改進(jìn)后,可充分利用可見光,相比于需要紫外光激發(fā)催化降解效果的光催化劑更加環(huán)保低能耗,相比于常用的生物法和芬頓氧化等方法,可以處理高COD半導(dǎo)體有機(jī)廢水且無二次污染。[0029] 本發(fā)明針對(duì)所制備鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑設(shè)計(jì)反應(yīng)器中催化劑填充方式、廢水單向流輸送路徑、多可見光源布置等,集廢水沉降、光催化處理、廢水儲(chǔ)存、尾氣吸收于一體,通過本發(fā)明所述的處理專用體系,鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑與廢水充分接觸達(dá)到最好的傳質(zhì)效果,并與可見光源充分接觸以充分利用可見光,最大化光催化劑的催化降解效果。鈣鈦礦類光催化劑由于其較窄的帶隙寬度,提高了對(duì)可見光的利用率,擴(kuò)大光響應(yīng)范圍,是一種較好的光催化劑,通過離子摻雜和氧化物復(fù)合提高其光生電荷載流子利用率,可有效提高光催化能力。[0030] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):[0031] (1)本發(fā)明的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,在單純LaNiO3基礎(chǔ)上摻雜Co進(jìn)行改性,并與CeO2進(jìn)行復(fù)合得到LaNixCo1?xO3/CeO2,調(diào)節(jié)了能級(jí)結(jié)構(gòu),擴(kuò)大可見光響應(yīng)范圍,形成一定的晶格缺陷,可有效促進(jìn)光生電荷載流子的分離,且比表面積大,有豐富的表面活性位點(diǎn)和良好的吸附性能,大大提高了對(duì)有機(jī)污染物的光催化降解能力。[0032] (2)在LaNixCo1?xO3制備過程中,加入不同摩爾比的陰陽離子表面活性劑,增大表面活性,囊泡的產(chǎn)生在催化劑合成過程中起到高效分散作用,大大提高催化劑的比表面積,縮小催化劑顆粒粒徑,有效增加催化劑表面活性位點(diǎn);在與CeO2復(fù)合過程中,利用超聲分散固體顆粒,同時(shí)防止發(fā)生團(tuán)聚,使混合物質(zhì)充分接觸,令制備所得的復(fù)合物有更大的比表面積。此制備方法可獲得具有更大比表面積和更強(qiáng)吸附性能與光催化性能的復(fù)合光催化劑。[0033] (3)本發(fā)明采用廢水沉降、廢水光催化循環(huán)處理、廢水尾氣吸收處理及廢水存儲(chǔ)的一體化處理策略,非接觸式全封閉深度處理污染物,安全可控;引入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效監(jiān)測(cè)廢水處理情況,實(shí)現(xiàn)廢水自動(dòng)化、智能化處理,操作管理方便;廢水單向流輸送與催化劑充分接觸,復(fù)合填料與除沫器的使用大大提高傳質(zhì)效率,提高催化降解效果;光催化充分利用可見光,能耗低,無氧化劑等其他輔助試劑,綠色環(huán)保無二次污染,符合
碳中和理念;廢水處理過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)氣體經(jīng)吸收裝置吸收凈化,實(shí)現(xiàn)廢水與尾氣的全凈化過程。附圖說明[0034] 圖1為鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑在專用系統(tǒng)中降解半導(dǎo)體有機(jī)廢水的工藝流程圖;[0035] 圖2為鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水的專用系統(tǒng)中光催化反應(yīng)器內(nèi)a區(qū)、b區(qū)和c區(qū)頂部橫截面圖;[0036] 圖3為實(shí)施例1制備得到的粉末狀LaNi0.98Co0.02O3照片圖;[0037] 圖4為實(shí)施例1制備的鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.98Co0.02O3/CeO2照片圖。具體實(shí)施方式[0038] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。[0039] 實(shí)施例1[0040] 如圖1所示,光催化廢水處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水的專用系統(tǒng)包括沉降模塊、光催化廢水循環(huán)處理模塊、尾氣吸收模塊和廢水存儲(chǔ)模塊。沉降模塊包括固體沉降池1、三向進(jìn)液調(diào)節(jié)閥2和進(jìn)液泵3。光催化廢水循環(huán)處理模塊包括光催化反應(yīng)器4和COD在線監(jiān)測(cè)儀12,光催化反應(yīng)器4頂部分別設(shè)有安全閥5、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7、壓力表11和液位計(jì)24,光催化反應(yīng)器4內(nèi)部分為a區(qū)、b區(qū)和c區(qū)(如圖2所示),每個(gè)區(qū)內(nèi)自上至下設(shè)有光源6,每個(gè)區(qū)內(nèi)設(shè)有交替設(shè)置的填料9和鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑10,光催化反應(yīng)器4的a區(qū)和b區(qū)上部設(shè)有除沫器8。固體沉降池1經(jīng)過三向進(jìn)液調(diào)節(jié)閥2和進(jìn)液泵3與光催化反應(yīng)器4的a區(qū)底部相連,a區(qū)頂部與光催化反應(yīng)器4的b區(qū)頂部相連,b區(qū)底部與光催化反應(yīng)器4的c區(qū)底部相連,光催化反應(yīng)器4的c區(qū)頂部通過出液口與COD在線監(jiān)測(cè)儀12相連。光催化反應(yīng)器4的a區(qū)底部設(shè)有出液調(diào)節(jié)閥13,b區(qū)底部設(shè)有出液調(diào)節(jié)閥14,c區(qū)底部設(shè)有出液調(diào)節(jié)閥15。COD在線監(jiān)測(cè)儀12通過三向循環(huán)調(diào)節(jié)閥25與三向進(jìn)液調(diào)節(jié)閥2相連。尾氣吸收模塊包括尾氣收集器16、尾氣吸收器18、尾氣處理抽水泵19和尾氣處理三向調(diào)節(jié)閥20,尾氣吸收器18頂部設(shè)有噴淋器21和出氣口26,尾氣吸收器18內(nèi)部自下向上依次設(shè)有水、吸附材料23和吸附材料22。尾氣吸收器18內(nèi)的水通過尾氣處理抽水泵19與噴淋器21和界外相連。尾氣收集器16與尾氣吸收器18底部相連。廢水存儲(chǔ)模塊包括廢水存儲(chǔ)池17。出液調(diào)節(jié)閥13、出液調(diào)節(jié)閥14、出液調(diào)節(jié)閥15與三向循環(huán)調(diào)節(jié)閥25連通后經(jīng)過尾氣收集器16與廢水存儲(chǔ)池17相連。
[0041] (1)LaNi0.98Co0.02O3的制備[0042] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和11.530g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.036,加入
100mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.98:0.02,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.699g六水合硝酸鎳、0.116g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=8.5,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中750℃煅燒4h,得到LaNi0.98Co0.02O3,如圖3所示。
[0043] (2)LaNi0.98Co0.02O3/CeO2的制備[0044] 將步驟(1)中合成的LaNi0.98Co0.02O3加入到50mL甘醇溶液中,加入1.377g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中180℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%CeO2的LaNi0.98Co0.02O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.98Co0.02O3/CeO2,如圖4所示。[0045] (3)廢水處理[0046] 如圖1所示,在光催化反應(yīng)器4中(光催化反應(yīng)器4的填料9為西塔環(huán))加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑10,20LCOD值為6430mg/L的半導(dǎo)體有機(jī)廢水輸入到固體沉降池1中,廢水沉降后打開三向進(jìn)液調(diào)節(jié)閥2的a、b,通過進(jìn)液泵3進(jìn)入到光催化反應(yīng)器4的a區(qū)中;打開光源6,光源6為500W氙燈,廢水從光催化反應(yīng)器4的a區(qū)底部向上流動(dòng),從a區(qū)頂部流至b區(qū)頂部,除沫器8除去水中的泡沫,廢水從b區(qū)頂部向下流動(dòng),從b區(qū)底部流至c區(qū)底部,當(dāng)廢水水位到達(dá)液位計(jì)24監(jiān)測(cè)的液位時(shí),廢水經(jīng)過出液口流至COD在線監(jiān)測(cè)儀12檢測(cè)COD,若COD值達(dá)標(biāo),則打開循環(huán)調(diào)節(jié)閥25的a、b排出處理后的廢水,同時(shí)打開光催化反應(yīng)器4底部出液調(diào)節(jié)閥13、14、15,打開進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥7通入壓縮空氣排出光催化反應(yīng)器4中的廢水,從光催化反應(yīng)器4處理后排出的廢水經(jīng)過尾氣收集器16將尾氣收集至尾氣吸收器18,廢水則直接排放至廢水存儲(chǔ)池17。整個(gè)過程注意監(jiān)測(cè)安全閥5和壓力表11控制安全。若COD值不達(dá)標(biāo),則打開循環(huán)調(diào)節(jié)閥25的a、c,打開進(jìn)液調(diào)節(jié)閥2的c、a,經(jīng)進(jìn)液泵3再次回到反光催化反應(yīng)器4中進(jìn)行循環(huán)處理。尾氣收集器16收集的尾氣由尾氣吸收器18底部向上依次經(jīng)過水、吸附材料23活性炭和吸附材料22疏水硅沸石分子篩,打開尾氣處理三向調(diào)節(jié)閥20的a、c,尾氣吸收器18底部的水由尾氣處理抽水泵19輸送到噴淋器21噴射,過濾后的氣體經(jīng)噴淋器21噴射后,水汽后由頂部出氣口26排出,當(dāng)尾氣吸收器18底部存水過多時(shí),可通過打開尾氣處理三向調(diào)節(jié)閥20的a、b排出,至此,廢水處理過程結(jié)束。
[0047] 測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1993mg/L,COD去除率為69%。通過Co離子摻雜改性以及CeO2復(fù)合所得復(fù)合光催化劑,能級(jí)結(jié)構(gòu)得到有效調(diào)整,光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)大,光催化能力提高,配合使用廢水處理專用設(shè)備一體化處理廢水,非接觸式全封閉深度處理污染物,安全可控,廢水單向流輸送以及填料和除沫器的使用大大提高了傳質(zhì)效率,提升催化效果。[0048] 實(shí)施例2[0049] (1)LaNi0.96Co0.04O3的制備[0050] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:10,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和57.650g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.024,加入
150mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.96:0.04,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.583g六水合硝酸鎳、0.232g六水合硝酸鈷拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=12,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中800℃煅燒4h,得到LaNi0.96Co0.04O3。
[0051] (2)LaNi0.96Co0.04O3/CeO2的制備[0052] 將步驟(1)中合成的LaNi0.96Co0.04O3加入到50mL甘醇溶液中,加入5.311g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散20min,攪拌1h,高壓反應(yīng)釜中210℃下反應(yīng)24h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%CeO2的LaNi0.96Co0.04O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.96Co0.04O3/CeO2。[0053] (3)廢水處理[0054] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為250W鹵鎢燈,填料9為金屬環(huán)矩鞍填料,尾氣吸收器18中的填料為疏水硅沸石分子篩和非織造布基吸附材料。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1350mg/L,COD去除率為79%。摻雜合適比例的Co離子進(jìn)行能級(jí)調(diào)節(jié),30%的CeO2加以復(fù)合,提升電荷載流子的分離效率,抑制電子?空穴對(duì)的復(fù)合,通過加表面活性劑增大比表面積,提升吸附性能,配合使用專用廢水處理設(shè)備,充分利用可見光,提高光催化效率,能耗低。[0055] 實(shí)施例3[0056] (1)LaNi0.94Co0.06O3的制備[0057] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2.5,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和14.580g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.03,加入120mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤海鶕?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.94:0.06,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.467g六水合硝酸鎳、0.349g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=9,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中800℃煅燒4h,得到LaNi0.94Co0.06O3。
[0058] (2)LaNi0.94Co0.06O3/CeO2的制備[0059] 將步驟(1)中合成的LaNi0.94Co0.06O3加入到50mL甘醇溶液中,加入5.311g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中180℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%CeO2的LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。[0060] (3)廢水處理[0061] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和非織造布基吸附材料。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1093mg/L,COD去除率為83%。合適的離子摻雜和氧化物復(fù)合比,配合最佳工藝條件,實(shí)現(xiàn)最佳處理效果,制備過程中超聲輔助等措施增大比表面積,提高吸附性能,使用專用設(shè)備中加入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),操作自動(dòng)化、智能化,安全可控,工作效率高。[0062] 實(shí)施例4[0063] (1)LaNi0.9Co0.1O3的制備[0064] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和6.970g十二烷基苯磺酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.03,加入120mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:
0.90:0.10,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.234g六水合硝酸鎳、0.582g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=9,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中800℃煅燒5h,得到LaNi0.9Co0.1O3。
[0065] (2)LaNi0.9Co0.1O3/CeO2的制備[0066] 將步驟(1)中合成的LaNi0.9Co0.1O3加入到50mL甘醇溶液中,加入5.311g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散40min,攪拌1h,高壓反應(yīng)釜中210℃下反應(yīng)12h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%CeO2的LaNi0.9Co0.1O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.9Co0.1O3/CeO2。[0067] (3)廢水處理[0068] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為高能LEDs燈,填料9為金屬板波紋填料,尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和非織造布基吸附材料。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1415mg/L,COD去除率為78%。復(fù)合催化劑經(jīng)離子摻雜形成一定的晶格缺陷,促進(jìn)光生電荷載流子分離,提升光催化性能,尾氣處理與廢水處理一體化,綠色環(huán)保無二次污染,符合碳中和理念。[0069] 實(shí)施例5[0070] (1)LaNi0.94Co0.06O3的制備[0071] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2.5,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和14.580g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.036,加入100mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤海鶕?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.94:0.06,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.467g六水合硝酸鎳、0.349g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=9,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中750℃煅燒5h,得到LaNi0.94Co0.06O3。
[0072] (2)LaNi0.94Co0.06O3/CeO2的制備[0073] 將步驟(1)中合成的LaNi0.94Co0.06O3加入到50mL甘醇溶液中,加入3.098g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中180℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%CeO2的LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。[0074] (3)廢水處理[0075] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為四氟填料,尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和非織造布基吸附材料。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1221mg/L,COD去除率為81%。本廢水處理設(shè)備在常溫常壓下進(jìn)行,安全可控,采用廢水沉降、廢水光催化循環(huán)處理、廢水尾氣吸收處理及廢水存儲(chǔ)的一體化處理策略,非接觸式全封閉深度處理污染物,大大降低人工投入成本。[0076] 實(shí)施例6[0077] (1)LaNi0.94Co0.06O3的制備[0078] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2.5,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和14.580g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.024,加入150mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.94:0.06,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.467g六水合硝酸鎳、0.349g六水六合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=10,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中750℃煅燒5h,得到LaNi0.94Co0.06O3。
[0079] (2)LaNi0.94Co0.06O3/CeO2的制備[0080] 將步驟(1)中合成的LaNi0.94Co0.06O3加入到50mL甘醇溶液中,加入3.098g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中180℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%CeO2的LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。[0081] (3)廢水處理[0082] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和疏水硅沸石分子篩。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1479mg/L,COD去除率為77%。光催化處理過程中未使用氧化劑等輔助試劑,減少試劑投入成本,避免試劑殘留的后續(xù)處理,環(huán)保無二次污染,對(duì)可見光的充分利用實(shí)現(xiàn)低能耗。[0083] 實(shí)施例7[0084] (1)LaNi0.94Co0.06O3的制備[0085] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:5,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和28.825g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.024,加入
150mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.94:0.06,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.467g六水合硝酸鎳、0.349g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=10,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中750℃煅燒5h,得到LaNi0.94Co0.06O3。
[0086] (2)LaNi0.94Co0.06O3/CeO2的制備[0087] 將步驟(1)中合成的LaNi0.94Co0.06O3加入到50mL甘醇溶液中,加入8.262g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中180℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%CeO2的LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。3g羧甲基纖維素加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。[0088] (3)廢水處理[0089] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6750mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和疏水硅沸石分子篩。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1620mg/L,COD去除率為76%。復(fù)合光催化劑制備過程中加入不同摩爾比的陰陽離子表面活性劑,增大表面活性,且起到高度分散的作用,縮小催化劑粒徑,增大比表面積,增加催化劑表面活性位點(diǎn),提高光催化效果。[0090] 實(shí)施例8[0091] (1)LaNi0.94Co0.06O3的制備[0092] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:7,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和40.355g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.024,加入
150mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.94:0.06,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.467g六水合硝酸鎳、0.349g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=10,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中800℃煅燒4h,得到LaNi0.94Co0.06O3。
[0093] (2)LaNi0.94Co0.06O3/CeO2的制備[0094] 將步驟(1)中合成的LaNi0.94Co0.06O3加入到50mL甘醇溶液中,加入12.393g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中200℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%CeO2的LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑,即鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.94Co0.06O3/CeO2。[0095] (3)廢水處理[0096] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6750mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和疏水硅沸石分子篩。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明處理后COD為1957mg/L,COD去除率為71%。經(jīng)離子摻雜和氧化物復(fù)合所得的光催化劑具有高效的光催化能力,通過特定的制備方式,使其具有更好的吸附性能,用廢水專用設(shè)備一體化處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水,廢水處理過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)氣體經(jīng)吸收裝置吸收凈化,實(shí)現(xiàn)廢水與尾氣的全凈化過程。[0097] 對(duì)比例1[0098] LaNi0.94Co0.06O3的制備[0099] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2.5,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和14.580g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.03,加入120mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭、六水合硝酸鎳與六水合硝酸鈷的摩爾比為1:0.94:0.06,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.467g六水合硝酸鎳、0.349g六水合硝酸鈷攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=9,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中800℃煅燒4h,得到LaNi0.94Co0.06O3。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑。
[0100] (2)廢水處理[0101] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和疏水硅沸石分子篩。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明未與CeO2復(fù)合的光催化劑LaNi0.94Co0.06O3處理廢水后COD為3408mg/L,COD去除率僅為47%。這表明,未復(fù)合的單體催化劑光生電荷載流子無法有效分離,光生電子?空穴對(duì)易復(fù)合,且吸附性能較差,致使光催化效率較低。
[0102] 對(duì)比例2[0103] (1)CeO2的制備[0104] 將10g六水合硝酸鈰加入到50mL甘醇溶液中,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中180℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到純CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑。[0105] (2)廢水處理[0106] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和疏水硅沸石分子篩。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明只使用CeO2處理后COD為4244mg/L,COD去除率僅為34%。這表明,單獨(dú)CeO2沒有明顯的光催化能力,催化活性明顯低于鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNixCo1?xO3/CeO2。[0107] 對(duì)比例3[0108] (1)LaNiO3的制備[0109] 按照陽離子和陰離子表面活性劑摩爾比為1:2.5,稱取3.645g鯨蠟三甲基溴化銨和14.580g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,根據(jù)水與陽離子表面活性劑質(zhì)量比為1:0.03,加入120mL去離子水,充分?jǐn)嚢璧媚遗萑芤?,根?jù)六水合硝酸鑭與六水合硝酸鎳摩爾比為1:1,加入8.660g六水合硝酸鑭、5.816g六水合硝酸鎳攪拌溶解,加入四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)pH=9,所得沉淀過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,離心,于烘箱中85℃干燥12h,于馬弗爐中
800℃煅燒4h,得到純LaNiO3。
[0110] (2)LaNiO3/CeO2的制備[0111] 將步驟(1)中合成的LaNiO3加入到50mL甘醇溶液中,加入5.311g六水合硝酸鈰,超聲輔助分散30min,攪拌2h,高壓反應(yīng)釜中200℃下反應(yīng)16h,所得產(chǎn)物過濾,用去離子水和無水乙醇多次洗滌,干燥后得到CeO2理想質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的LaNiO3/CeO2。3g聚乙烯醇加入到100mL去離子水中加熱攪拌溶解,加入3.843g檸檬酸,加入15g所制催化劑加熱攪拌,用直徑
2?3mm五齒球形γ?Al2O3充分浸漬干燥,得到載體負(fù)載催化劑。
[0112] (3)廢水處理[0113] 廢水處理流程同實(shí)施例1,光催化反應(yīng)器4中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源6為500W氙燈,填料9為西塔環(huán),尾氣吸收器18中的填料為木質(zhì)活性炭和疏水硅沸石分子篩。測(cè)定處理后廢水的COD值,結(jié)果表明光催化劑中未摻雜Co得到的光催化劑處理后COD為3022mg/L,COD去除率僅為53%。這表明,摻雜Co的催化劑改性方法能有效調(diào)節(jié)光催化劑的能級(jí)匹配,從而擴(kuò)大催化劑的可見光響應(yīng)范圍,且能一定程度上產(chǎn)生晶格缺陷,促進(jìn)電荷載流子的有效分離,提高光催化效率。[0114] 對(duì)比例4[0115] 利用實(shí)施例3制備的LaNi0.94Co0.06O3/CeO2以及普通的帶有光源的反應(yīng)器處理廢水,反應(yīng)器中加入800g鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑LaNi0.94Co0.06O3/CeO2,20L半導(dǎo)體有機(jī)廢水,半導(dǎo)體有機(jī)廢水的COD值為6430mg/L,光源為500W氙燈,測(cè)定處理后廢水的COD值,處理后COD為2508mg/L,COD去除率僅為61%。與實(shí)施例3使用專用系統(tǒng)得到的83%的COD去除率相比,未使用專用設(shè)備的廢水處理裝置無法充分發(fā)揮光催化劑的降解效果,這表明本廢水專用設(shè)備針對(duì)所制備光催化劑設(shè)計(jì)反應(yīng)器中催化劑填充方式、廢水單向流輸送路徑、多可見光源布置等,令本光催化劑與廢水充分接觸達(dá)到最好的傳質(zhì)效果,并與可見光源充分接觸以充分利用可見光,最大化本光催化劑的催化降解效果。[0116] 綜合實(shí)施例1?8及對(duì)比例1?4,采用本發(fā)明改進(jìn)的共沉淀法和溶劑熱法,改變表面活性劑比例、Co摻雜比、CeO2復(fù)合比以及反應(yīng)條件等制備了一系列LaNixCo1?xO3/CeO2鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑,將其負(fù)載到載體成型用于光催化專用設(shè)備處理半導(dǎo)體有機(jī)廢水,處理結(jié)果表明,在可見光下,有機(jī)廢水COD去除率均達(dá)65%以上,最高可達(dá)80%以上。經(jīng)離子摻雜和復(fù)合改性所得的光催化劑具有良好的吸附性能和光催化降解能力,搭配廢水處理專用設(shè)備能最大化光催化劑的降解能力,有效解決半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水污染問題。
聲明:
“鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑、制備方法及專用系統(tǒng)和方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)