一种纳米Fe₃O₄/Na₂S₂O₈联合降解罗丹明B的方法

一种纳米Fe₃O₄/Na₂S₂O₈联合降解罗丹明B的方法
【专利摘要】本发明属于高级氧化废水处理工程领域，公开了一种利用纳米Fe3O4/Na2S2O8反应体系降解罗丹明B的方法。该方法是通过控制在一定pH条件下，向罗丹明B废水中投加过硫酸钠和纳米四氧化三铁，在常温下反应，利用纳米四氧化三铁的磁性将其回收循环利用。本方法处理后的罗丹明B脱色率达到85％～90％。本发明具有以下优点：工艺条件简单、操作要求低期以及催化材料可循环使用等。可广泛应用于染料废水的处理。
【专利说明】
_种纳米Fe304/Na2S208联合降解罗丹明B的方法
技术领域
[0001]本发明属于高级氧化废水处理工程领域，具体涉及一种利用纳米四氧化三铁(Fe3O4)和过硫酸钠(Na2S2O8)联合降解罗丹明B的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，基于过硫酸盐的新型高级氧化技术逐渐被应用于染料废水的处理。与其它的氧化剂相比，它具有很多的优点:室温下呈固体状态，易于储存和输送;高稳定性，高水溶性，相对价格较低。然而，常温条件下，过硫酸盐比较稳定，需要通过光、热、电、微波、γ射线等物理方法或过渡金属等活化方式分解产生过硫酸根自由基来降解有机污染物。王忠明等通过载银活性炭活化Na2S2O8降解酸性橙7，酸性条件下降解率达95%以上；白晓龙等通过酸性条件下热活化Na2S2O8处理亚甲基蓝废水，降解率可达90%以上；左传梅采用二价铁活化过硫酸钠处理活性艳橙，降解率可达95.7%。
[0003]然而，热、紫外光、微波、γ射线等活化方式虽然可以实现过硫酸盐的活化，但所需能耗高;贵金属则价格最贵;二价铁是活化过硫酸盐的高效活化剂，高效、无毒、无能耗，但二价铁与过硫酸银的副反应将消耗大量过硫酸根，导致该体系效率降低，并且该反应需在ρΗ〈3条件下进行，这也在一定程度上限制了其应用范围。因此，选择高性能活化剂活化过硫酸盐，拓宽PH应用范围、减少产生过硫酸根副反应的发生、提高过硫酸盐体系氧化效率及利用率是活化过硫酸盐降解有机污染物所要解决的关键。
[0004]本发明在
【申请人】多年研究的基础上，公开了一种利用纳米Fe3O4活化Na2S2O8来降解罗丹明B的方法，实现了染料废水的便捷、高效降解。

【发明内容】

[0005]本发明提供了一种利用纳米Fe3OVNa2S2O8体系降解罗丹明B的方法，解决了传统工艺中处理周期长、二次污染以及难以循环利用等问题，具有工艺条件简单、操作要求低期以及催化材料可循环使用等特点。可广泛应用于印刷、纺织废水处理。
[0006]本发明为一种利用纳米Fe3O4Mi2S2O8体系降解罗丹明B的方法，具体技术方案如下:通过控制pH在一定条件下，向罗丹明B废水中投加Na2S2O8和纳米Fe3O4,常温下于恒温振荡器中振荡，处理后的罗丹明B脱色率达到90%以上。利用纳米Fe3O4的磁性将其回收循环利用。
[0007]所述的废水中罗丹明B的浓度为20?80mg/L。
[0008]所述的pH为3?4，pH的控制用盐酸和氢氧化钠调节。
[0009]所述的Na2S2O8 为 30% 的 Na2S2O8,投加量为600 ?800ml/L。
[0010]所述的纳米Fe3O4粒径为20?30nm，形状为球形，铁含量为99.5%，投加量为600?800mg/Lo
[0011]所述的恒温振荡器的温度为常温，转速为180r/min。
[0012]所述的降解时间为3?4h。
[0013]本发明中，Na2S2O8的主要作用是为氧化反应提供过硫酸根自由基。
[0014]本发明中，纳米Fe3O4的主要作用是作为Na2S2O8的活化剂，由于其是纳米级催化材料，具有很大的比表面积，其表面与Na2S2O8接触后催化产生大量硫酸根自由基，从而提高了氧化效率。
[0015]本发明的有益效果:
[0016]Na2S2O8和纳米Fe3O4构成的反应体系，提高了染料废水的降解效率;此外，由于纳米Na2S2O8本身具有磁性，可以通过磁铁回收循环利用，极大地降低了处理成本;而相对传统工艺的二价铁活化Na2S2O8反应体系，本发明采用纳米Fe3O4活化Na2S2O8有效减少了由于铁离子存在而引起的二次污染。
【具体实施方式】
[0017]以下结合具体实例来对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0018]实施例1和例2中利用本发明处理方法对罗丹明B溶液进行处理。其中，废水溶液中残留的罗丹明B于552nm波长下利用紫外可见分光光度法定量分析。
[0019]实施例1:
[0020]配置10mL罗丹明B废水(20mg/L)，用盐酸调节pH至3，向废水中投加600mg/L纳米Fe304和600mg/LNa2S208，于常温下在180r/min的恒温振荡器中振荡5h，废水中罗丹明B的脱色率达到了85.89%。反应结束后，磁性分离纳米Fe304，于400W超声清洗器中超声1min后用，用干燥剂干燥回收利用。
[0021]实施例2:
[0022]配置10mL罗丹明B废水(20mg/L)，用盐酸调节pH至4，向废水中投加600mg/L纳米Fe304和800mg/LNa2S208，于常温下在180r/min的恒温振荡器中振荡5h，废水中罗丹明B的脱色率达到了 90.15 %。反应结束后，磁性分离纳米Fe3O4，于400W超声清洗器中超声1min后用，用干燥剂干燥回收利用。
[0023]结果分析:试验发现，在控制pH为4的条件下，单独投加800mg/L Na2S20s，反应5h后，其脱色率仅为76.18%;而单独投加60011^/1^纳米？6304，反应511后，其脱色率仅为49.56% !Na2S2O8与纳米Fe3O4复合反应5h后，其脱色率高达90.15%,这表明Na2S2O8与纳米Fe3O4之间有显著的协同作用。
[0024]综上，本实例实施表明，Na2S2O8与纳米Fe3O4对于降解染料废水具有良好的协同作用，同时由于纳米Fe3O4本身所具有的磁性，实现了催化材料的回收利用，也避免了由于废水中铁离子的存在而带来的二次污染，实现了便捷、低成本环保型处理工艺。
【主权项】
1.一种纳米Fe304/Na2s208联合降解罗丹明B的方法，其特征在于包括以下步骤:首先用盐酸和氢氧化钠控制废水的pH在一定条件下，向罗丹明B废水中投加过硫酸钠和纳米四氧化三铁，于恒温振荡器中进行脱色反应，利用纳米四氧化三铁本身的磁性对其回收利用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废水中罗丹明B的浓度为20?80mg/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的pH为3?4。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过硫酸钠投加量为600?800mg/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米四氧化三铁粒径为20?30nm，形状为球形，四氧化三铁含量为99.5%,投加量为600?800mg/L。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温振荡器的温度为常温，转速为180r/mino7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于催化的磁性纳米四氧化三铁可以循环利用，可应用于印染、纺织废水处理。
【文档编号】C02F9/08GK106045152SQ201610539957
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】潘新星, 王明新, 葛跃, 刘建国
【申请人】常州大学