一种提高LaFeO3去除水中有机污染物效率的方法与流程

本发明属于水处理研究领域，具体涉及一种提高lafeo3去除水中有机污染物效率的方法。

背景技术：

臭氧光催化作为高级氧化技术中的一种，以其高效、应用范围广的优点而受到了人们的重视。然而，开发可见光响应的光催化剂用于臭氧光催化技术来处理水体中难降解有机污染物有利于提高太阳光能利用率，避免了紫外光光源高成本、大能耗的缺憾，能够极大的扩大臭氧光催化的实际应用范围。因此，开发化学性质稳定的可见光响应纳米光催化剂用于臭氧光催化意义重大。

lafeo3作为一种窄能带半导体材料，具有很好的可见光响应性和光化学稳定性。在可见光照射下，lafeo3能有效的产生大量的电子-空穴对，但受限于电子空穴严重复合和弱氧化还原能力而无法去除水体中多数难降解有机污染物而且降解效率低，因此，将lafeo3单纯的用于光催化氧化水处理过程无法满足实际需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可见光下氧化去除水体中有机污染物的方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高lafeo3去除水中有机污染物效率的方法，具体包括以下步骤：

1)、首先将lafeo3加入含有有机污染物的水中进行暗反应并搅拌均匀；

2)、暗反应后，在20-30℃下通过光照并通入臭氧。

进一步的，步骤1)中，将lafeo3加入含有有机污染物废水光催化反应器中后通过超声、搅拌至均匀分散。

进一步的，将搅拌均匀后的水在暗环境中持续搅拌不低于30min。

进一步的，步骤2)中，在20-30℃下对水体中通过光照并通入臭氧。

进一步的，含有有机污染物的水通过冷凝管进行控温。

进一步的，步骤2)中，通过臭氧反应器向含有有机污染物的水中以30ml/min-200ml/min的速度通入浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h。

进一步的，通过臭氧反应器向含有有机污染物的水中以60ml/min的速度通入浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h。

进一步的，步骤2)中，采用氙灯光源，氙灯光源λ>420nm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种提高lafeo3去除水中有机污染物效率的方法，所采用的lafeo3纳米光催化剂结合臭氧光催化技术来高效去除水体有机污染物，具有臭氧浓度用量少、矿化程度高、稳定性强的特点，lafeo3自身的窄能带能够吸收太阳光中大部分的可见光，能够产生大量的光生电子和空穴对，本发明通过臭氧的引入使臭氧与lafeo3反应，能够显著提升lafeo3中光生电子和空穴对的分离效率及其光催化活性，将这种光催化剂和催化反应技术应用于水环境中能够降低处理成本、避免二次污染，同时扩展了lafeo3作为光催化剂的应用范围，而且lafeo3光催化剂具有良好的稳定性和可重复利用特点。臭氧光催化过程中，由于臭氧的强亲电性能，会大量捕获光生电子，提高电子和空穴对的分离效率，生成更多的·oh，进而提高催化活性。因此，将lafeo3用于臭氧光催化，能达到其作为光催化剂，应用于工业实践的目的。

附图说明

图1为lafeo3在可见光通入不同臭氧量臭氧催化下、lafeo3在可见光催化下、p25纳米光催化剂催化下时间-降解效率关系图。

图2为光照/黑暗条件下单独通入臭氧量单独臭氧氧化时间-降解率关系图。

图3为lafeo3纳米材料最佳通气量可见光臭氧光催化的降解循环实验数据图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细描述：

一种提高lafeo3去除水中有机污染物效率的方法，具体包括以下步骤：

1)、首先将lafeo3加入含有有机污染物的废水中进行暗反应并搅拌均匀；

2)、暗反应后，在20-30℃下通过光照并通入臭氧。

步骤1)中，将lafeo3加入含有有机污染物废水的光催化反应器中后通过超声、搅拌至均匀分散，然后在暗环境中持续搅拌不低于30min；

步骤2)中，含有有机污染物的水通过冷凝管进行控温，使含有有机污染物水保持在20-30℃。

步骤2)中，通过臭氧发生器向含有有机污染物的水中以30ml/min-200ml/min的速度通入浓度为14.2mg/l的臭氧，持续1h。

步骤2)中，采用氙灯光源，氙灯光源λ>420nm。

实施例1：

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中，然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在20℃下同时以30ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例2：

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在20℃下同时以60ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例3：

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在20℃下同时以90ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例4：

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在20℃下同时以200ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例5

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在30℃下同时以30ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例6

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在30℃下同时以60ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例7

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在30℃下同时以90ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例8

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在30℃下同时以200ml/min通入臭氧浓度为14.2mg/l的臭氧持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例9

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1glafeo3纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声、搅拌30min，然后打开氙灯光源在30℃下进行反应持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

实施例10

配制浓度为10mg/l的2,4-二氯苯氧乙酸溶液100ml加入到光催化应器中；然后加入0.1gp25纳米光催化剂，在暗环境中持续经超声至均匀分散，然后持续搅拌30min，然后打开氙灯光源在30℃下进行反应持续1h，可见光光照过程中每间隔10min取样，离心分离后取上层清液使用紫外可见分光光度计测试不同上清液中2,4-二氯苯氧乙酸的浓度(λmax＝283nm)并计算去除率。

如图1所示，分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例9、实施例10在一小时内污染水中有机污染物的去除率，图1中，lafeo3催化剂下分别以30ml/min、60ml/min、90ml/min、200ml/min通入臭氧量分别记为：30-o3/vis，60-o3/vis，90-o3/vis，200-o3/vis；由图可知，在加入lafeo3情况下以60ml/min通入浓度为14.2mg/l的臭氧后水中有机污染物去除效率最高，并且由曲线图可知，在加入lafeo3的同时以60ml/min通入1h浓度为14.2mg/l的臭氧，水中的有机污染物最终去除率趋于100％，而仅加入lafeo3反应1h的情况下水中的有机污染物最终去除率趋于3％，由此可见，本发明所采用的lafeo3纳米光催化剂结合臭氧光催化技术来高效去除水体中有机污染物，具有臭氧用量少、矿化程度高、稳定性强的特点。

图2为以不同速率单独通入臭氧1h进行臭氧氧化，其中黑暗和可见光下分别记为：o3/dark和o3/light，由图中可以看出，在单独臭氧氧化情况下，通入臭氧量为60ml/min时，去除效率最快，而最高只达到了52％，远远不及lafeo3催化剂在臭氧氧化下的去除率高。

由图3可见所制备的lafeo3光催化剂，用于可见光臭氧光催化，当臭氧量为60ml/min时的光催化剂在循环四次后依然能够保持良好的去除活性，表明lafeo3光催化剂具有良好的稳定性和可重复利用特点。