一种基于碘掺杂污泥基活性焦光催化降解染料废水的方法

本发明提供了一种基于碘掺杂污泥基活性焦光催化降解染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将生物污泥冷冻干燥，粉碎成生物污泥颗粒；取生物污泥颗粒放入反应釜中，加入碘乙醇溶液，密封，然后在磁力搅拌、加热条件下反应；反应结束后，自然冷却、清洗、过滤、真空干燥，可得碘掺杂污泥基活性焦；步骤2：取步骤1制备所得的碘掺杂污泥基活性焦分散至染料废水中，调节pH值至6.8～7.2，然后放入光反应装置中进行可见光辐照，磁力搅拌；反应结束后固液分离，所得上清液测定吸光度。本发明工艺简单，反应温和，脱色率高，安全性好。

技术领域

本发明属于工业废水治理技术领域，特别涉及一种基于碘掺杂污泥基活性焦光催化降解染料废水的方法。

背景技术

染料废水具有水量大、色度和有机物浓度高、水质和pH值变化大、成分复杂等特点，另外废水中还含有残余染料、浆料、助剂、纤维杂质及无机盐等，属于生化性较差的工业废水。现阶段，水资源短缺和污染物排放已成为印染行业可持续性发展的制约性因素。为了满足染料废水日益严格的排放标准和综合回用标准，传统废水处理工艺必须进行升级改造，并组合深度处理工艺，以进一步去除二级生化处理工艺所不能去除的污染物，如溶解性难降解有机物等。

目前，虽然采用一些诸如光化学、电化学和高级氧化等深度处理染料废水取得了良好效果，但由于处理成本、能耗和二次污染等因素的制约，这些技术工艺还尚未在染料废水深度处理中大规模应用。此外，为了寻求能够高效去除染料废水中难生物降解物质的技术方法，国内外相关学者相继开发了一些新技术和新工艺，如自由基氧化和光催化氧化技术等。目前被报道较多的光催化氧化技术主要以金属半导体材料为主，如含钛、含铋、含银材料等，这些光催化材料虽然对有机污染物具有较好的光降解性能，但在应用过程中不可避免地溶出具有一定毒性的金属离子，从而提高了其安全风险。因此，开发具有反应活性高和安全性好的无机元素掺杂光催化材料，是解决目前金属半导体光催化材料在环境污染治理过程中所存在问题的有效途径，具有较好的研究价值和应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何高效而安全地去除染料废水中的难生物降解染料物质，克服目前金属半导体材料在应用过程中溶出具有一定毒性金属离子的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于碘掺杂污泥基活性焦光催化降解染料废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将生物污泥冷冻干燥，粉碎成生物污泥颗粒；取生物污泥颗粒放入反应釜中，加入碘乙醇溶液，密封，然后在磁力搅拌、加热条件下反应；反应结束后，自然冷却、清洗、过滤、真空干燥，可得碘掺杂污泥基活性焦；

步骤2：取步骤1制备所得的碘掺杂污泥基活性焦分散至染料废水中，调节pH值至6.8～7.2，然后放入光反应装置中进行可见光辐照，磁力搅拌；反应结束后固液分离，所得上清液测定吸光度。

优选地，所述步骤1中，生物污泥颗粒的直径为1～2mm。

优选地，所述步骤1中，反应釜为装有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，不锈钢反应釜体积为100mL。

........

优选地，所述步骤1中，碘乙醇溶液中的碘含量与生物污泥质量比为(0.1～0.5):1。

优选地，所述步骤1中，碘乙醇溶液质量浓度为20g/L。

优选地，所述步骤1中，磁力搅拌速率为400～800r/min，反应温度为160～200℃，反应时间为2～6h。

优选地，所述步骤1中，清洗为去离子水冲洗。

优选地，所述步骤2中，染料废水为活性染料或偶氮染料废水，质量浓度为10mg/L，色度为600～1000倍。

.......

优选地，所述步骤2中，可见光辐照强度为100～200mW/cm2，可见光辐照时间为2～4h。

优选地，所述步骤2中，磁力搅拌速率为200～400r/min，搅拌时间为2～4h。

优选地，所述步骤2中，碘掺杂污泥基活性焦和染料废水质量比为(0.0002～0.001):1。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明方法工艺简单，反应温和，安全性好，二次污染小，脱色率高，克服了金属光催化材料在应用过程中易溶出具有一定毒性金属离子的不足，具有较好的应用前景。

(2)在污泥基活性焦中掺杂无机元素碘，能够强化电子转移速率，有利于其在可见光辐照条件下生成光生电子和空穴，激发生成具有强反应活性的羟基自由基，实现对水溶液中染料分子的有效降解。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明实施例中所使用的试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。

本发明实施例中染料废水色度检测方法参照国家环境保护总局编写的“水和废水监测分析方法”(第四版，中国环境出版社，2002年)，采用稀释倍数法检测。

实施例1

本实施例提供了一种基于碘掺杂污泥基活性焦光催化降解染料废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：将城市污水处理二沉池生物污泥冷冻干燥，粉碎成2mm的颗粒，取10g放入体积为100mL装有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，加入50mL质量浓度为......；

步骤2：称取10mg碘掺杂污泥基活性焦分散至50mL质量浓度为10mg/L的偶氮染料废水中，废水色度为1000倍，调节pH值至6.8，......，磁力搅拌速率为400r/min，反应结束后固液分离，上清液经吸光度测定，染料废水脱色率可达92％以上。

实施例2

本实施例提供了一种基于碘掺杂污泥基活性焦光催化降解染料废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：将城市污水处理二沉池生物污泥冷冻干燥，粉碎成1mm的颗粒，取2g放入体积为100mL装有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，加入50mL质量浓度为20g/L的碘乙醇溶液，密封，控制磁力搅拌速率为400r/min，然后加热至160℃反应2h，反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，倒出反应物于烧杯中，......；

称取50mg碘掺杂污泥基活性焦分散至50mL质量浓度为10mg/L的活性染料废水中，色度为600倍，调节pH值至7.2，然后放入光反应装置中进行可见光辐照，辐照强度为100mW/cm2，辐照时间为2h，磁力搅拌速率为200r/min，反应结束后固液分离，上清液经吸光度测定，染料废水脱色率可到86％以上。

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