一种光催化降解对乙酰胺基酚废水的处理方法与流程

本发明涉及废水处理技术领域，特别是一种光催化降解对乙酰胺基酚废水的处理方法。

背景技术：

酚类化合物及其衍生物是重要的化工原料和中间体，也是一种重要的有机污染物。很多行业如石油、煤化、染料、医药、农药等工厂，都会产生各种酚类及其衍生物废水。因此，含酚类废水是一种来源广泛的工业废水。

含酚废水一直是国内工业废水处理的一个难题。尽管针对含酚废水的处理已经有报道：吸附法、萃取法、蒸汽法、混凝沉淀法等在内的物化法以及包括焚烧法、化学沉淀法、化学氧化法等在内的化学法。

对乙酰胺基酚是用量较多的酚类化合物之一，是一种常用的解热镇疼药，其解热作用缓慢而持久。此外还可用于药物扑炎痛的合成、作为有机合成中间体、照相用化学药品和过氧化氢的稳定剂等。目前，已成为全世界应用最广泛的药物之一，也是我国原理药中产量最大的品种之一，其需求量逐年递增，然而每年，由于对乙酰胺基酚过量，急性肝功能衰竭（alf）的首要原因。该药大部分在肝脏代谢，在大剂量使用该药后，可逐渐耗竭体内谷胱甘肽，导致肝中毒。因此，对乙酰胺基酚的产量和排放量都很大，能对人的神经和呼吸系统造成严重损害。因而对含有对乙酰胺基酚的有机废水进行深入研究、研究其处理方法具有十分重要的意义。而目前并没有对乙酰胺基酚废水处理方法的相关报道。

技术实现要素：

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种光催化降解对乙酰胺基酚废水的处理方法，可有效解决难以生物降解的对乙酰胺基酚废水的处理问题。

本发明解决的技术方案是，采用硝酸镧、硝酸铋掺杂硝酸锌制备出bi/la-纳米氧化锌复合材料，加入含对乙酰胺基酚的废水中，由碱性物质或酸性物质调ph值为4-7，在紫外光下照射160-180min，利用bi/la-纳米氧化锌复合材料，在不添加其它催化剂的情况下，直接由单一的bi/la-纳米氧化锌复合材料氧化处理浓度为10-100mg/l的对乙酰胺基酚废水，每50ml废水bi/la-纳米氧化锌复合材料加入量为5-20mg，最后测试其降解率。

所述的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钾的一种或两种以上的混合物；酸性物质为硫酸、盐酸、硝酸的一种或两种以上的混合物。

所述的bi/la-纳米氧化锌复合材料是：将硝酸锌加水搅拌溶解后，依次加入硝酸铋和硝酸镧，搅拌溶解，再滴加三乙醇胺1-10ml，持续搅拌10min，转移到高压反应釜中，密封，160℃加热反应2h，冷却，转移到烧杯中，抽滤，用去离子水和乙醇依次洗涤，在80℃真空干燥箱烘干，得到一系列不同浓度bi/la-纳米氧化锌复合材料，所述的硝酸镧、硝酸铋、硝酸锌的质量比为7-9︰5-7︰100-120。

所述的硝酸镧、硝酸铋、硝酸锌的质量比为7.5︰5︰100。

本发明不用人为添加其他催化物质，光催化反应后，对乙酰胺基酚被降解，大部分已被矿化，去除率高，节能环保，是对乙酰胺基酚废水处理方法上的创新。

附图说明

图1为本发明ph值的变化对降解率的影响示意图。

图2为本发明对乙酰胺基酚初始浓度对降解率的影响示意图。

图3为本发明bi/la-纳米氧化锌复合材料投加量对降解率的影响示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

本发明在具体实施中，包括以下步骤：

1）首先制备bi/la-纳米氧化锌复合材料，方法是，称取2.97g硝酸锌加入到50ml烧杯中，加入12ml蒸馏水，放到磁力搅拌器上搅拌，待固体溶解完，依次加入0.2g硝酸铋和0.16g硝酸镧，搅拌溶解，再滴加1ml三乙醇胺，持续搅拌10min，转移到高压反应釜中，密封，160℃加热反应2h，冷却，转移到烧杯中，抽滤，用去离子水和乙醇依次洗涤，在80℃真空干燥箱烘干，得到一系列不同浓度bi/la-纳米氧化锌复合材料；

2）采用上述制备的bi/la-纳米氧化锌复合材料，在紫外光照射下催化降解水溶液中的对乙酰胺基酚，首先在光催化反应器中加初始浓度(c0)为50mg/l的对乙酰胺基酚溶液100ml，向对乙酰胺基酚溶液中加入0.5g/l的bi/la-纳米氧化锌复合材料，加入氢氧化钠调节ph值至6，然后将反应器移至紫外光照射下下辐照180min，催化降解对乙酰胺基酚，每隔5min，用移液枪取1ml含对乙酰胺基酚被催化降解的溶液(样品)，用高效液相色谱仪分析溶液中对乙酰胺基酚的浓度(ct)及反应结束时对乙酰胺基酚的去除率。

实施例2

本发明在具体实施中，包括以下步骤：

1）首先制备bi/la-纳米氧化锌复合材料，方法是，称取5g硝酸锌加入到50ml烧杯中，加入14ml蒸馏水，放到磁力搅拌器上搅拌，待固体溶解完，依次加入0.3g硝酸铋和0.35g硝酸镧，搅拌溶解，再滴加3ml三乙醇胺，持续搅拌10min，转移到高压反应釜中，密封，160℃加热反应2h，冷却，转移到烧杯中，抽滤，用去离子水和乙醇依次洗涤，在80℃真空干燥箱烘干，得到一系列不同浓度bi/la-纳米氧化锌复合材料；

2）采用上述制备的bi/la-纳米氧化锌复合材料，在紫外光照射下催化降解水溶液中的对乙酰胺基酚，首先在光催化反应器中加初始浓度(c0)为60mg/l的对乙酰胺基酚溶液100ml，向对乙酰胺基酚溶液中加入0.8g/l的bi/la-纳米氧化锌复合材料，加入氢氧化钠调节ph值至6.5，然后将反应器移至紫外光照射下下辐照180min，催化降解对乙酰胺基酚，每隔5min，用移液枪取1ml含对乙酰胺基酚被催化降解的溶液(样品)，用高效液相色谱仪分析溶液中对乙酰胺基酚的浓度(ct)及反应结束时对乙酰胺基酚的去除率。

本发明方法经实地应用和测试，与试验测试结果相一致，表明方法稳定可靠，降解对乙酰胺基酚废水效果好，并通过试验研究了单因素对降解率的影响，降解率（%）=(c0-ct)/ct×100%(c0、ct分别为反应前后对乙酰胺基酚废水的浓度)。具体试验资料如下：

1、ph值对降解率的影响

固定照射时间140min，分别移取9个200ml50mg/l对乙酰胺基酚模拟废水，调节其ph为3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，10.0，11.0后，投加掺杂bi/la的纳米zno0.5g，在25℃条件下反应140min，测定其吸光度，计算降解率。

在ph处于3-6之间降解率几乎成直线上升，当ph=6时，去除率达到峰值，为76%。说明随着反应溶液碱性的增强，掺杂bi/la的纳米zno对对乙酰胺基酚的降解效果先上升后下降；在ph=6之后随着ph值的继续升高，降解率逐渐下降。因此，选择ph=6时获得最佳的降解率为76%（如图1所示）。

、紫外照射时间对降解率的影响

随着照射时间不断增加，溶液中的对乙酰胺基酚浓度逐渐被降解，降解率也随之升高，在t=140min时降解率最大，为71%。因此，废水的紫外光照射时间为140min时效果较好。

、对乙酰胺基酚初始浓度对降解率的影响

bi/la-纳米氧化锌复合材料对不同浓度对乙酰胺基酚的降解率随溶液浓度的升高逐渐下降，废水浓度越小，降解效果也越好。原因可能在于：光催化反应是一个表面反应，废水中的小分子物质会在催化剂表面吸附，从而影响反应的进行；所以当对乙酰胺基酚废水浓度较大时，催化剂表面的活性部位被占满。因此，当溶液浓度越大时降解率反而会越小（如图2所示）。

、bi/la-纳米氧化锌复合材料投加量对降解率的影响

当bi/la-纳米氧化锌复合材料投加量在0.4g时降解率最高，为85%。对乙酰胺基酚降解率随bi/la-纳米氧化锌复合材料的投加量的增加，出现先增加后下降的趋势。开始反应时，随着bi/la-纳米氧化锌复合材料的增加，反应速率也增大，但是随着投加量的增大，上升趋势逐渐减缓。选择投加量在0.4g时降解率最高，为85%（如图3所示）。

综合以上试验结果，可知，降解最佳条件为：调节废水中乙酰胺基酚的初始浓度在50mg/l、废水ph值在6，紫外光照射时间为140min，投加药剂量0.4g/200ml时处理效果最佳。

本发明有效解决了难以生物降解的对乙酰胺基酚废水处理，本发明bi/la-纳米氧化锌复合材料对对乙酰胺基酚具有明显的催化降解作用，光催化反应后，对乙酰胺基酚被有效降解，大部分已被矿化，且对废水中的乙酰胺基酚去除率高达85%以上，达到预处理的目的，并且制备方法简单，节能环保，经济和社会效益巨大，具有良好的应用和推广价值。