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  • 产品名称:基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法与流程
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  • 公司地址:山东省烟台市芝罘区青年南路
  • 添加时间: 2022-05-06
产品详情

  本发明属于污染治理技术领域,具体涉及一种基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法。

  二氧化钛纳米颗粒是一种常见的光催化材料。在光的激发下,二氧化钛可产生电子-空穴对,进而引发一系列化学反应。二氧化钛光催化材料一个重要的应用是治理水中的各种污染物,在光的作用下使水中的各种污染物被降解。但对于这方面的应用,二氧化钛光催化材料尚存在一些重要的缺陷。一是其能隙太大,只能吸收阳光中的紫外线,造成效率很低。另一缺陷是有些水溶液透光性差,光难以进入,二氧化钛的光催化作用也难以发生。

  至于其他宽能隙的氧化物半导体,例如钛酸锶钡,氧化锌等的纳米颗粒,作为光催化材料应用时存在与二氧化钛纳米颗粒同样的缺陷。

  而那些窄能隙的半导体,其纳米颗粒作为光催化材料应用时虽然可以吸收可见光,但往往其稳定性较差限制了应用,即使作为光催化材料应用也仍然不能用于光难以进入的水溶液中的污染物的治理。

  本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法,利用半导体粉料的摩擦催化效应,通过摩擦使半导体获得能量产生电子-空穴对的激发,进而使溶液中的污染物产生降解,过程中不需要光的辐照,因而不会受到光辐照所带来的任何限制。

  本发明提供一种基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法,其特征在于,包括:向含有拟治理污染物的溶液中,加入具有摩擦催化性能的半导体粉料,并加入摩擦介质;然后,通过摇动或者搅拌让摩擦介质与半导体粉料之间进行相互摩擦,使得半导体粉料产生催化效应,促使溶液中的污染物降解。

  本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法,还可以具有以下特征:其中,采用的半导体粉料为:氧化物半导体粉料,或者非氧化物半导体粉料;并且,粉料可以为纳米级,也可以为微米级。

  本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法,还可以具有以下特征:摩擦介质为:表面包覆摩擦性材料的磁力搅拌子,或者摩擦性材料颗粒;这里,摩擦性材料指的是可以对半导体粉料起到摩擦催化作用的材料。

  本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法,还可以具有以下特征:磁力搅拌子表面包覆的具有摩擦性的材料优选为特氟龙、聚氯乙烯、和聚丙烯等中的任意一种;并且,摩擦性材料颗粒优选为特氟龙颗粒、聚氯乙烯颗粒、聚丙烯颗粒等。

  本发明提供的基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法,还可以具有以下特征:利用自然界的机械能、或者通过机械搅拌或磁力搅拌来实施摇动或者搅拌操作。例如,向溶液所在的容器内加入摩擦性材料颗粒(例如特氟龙、聚氯乙烯、聚丙烯的颗粒)后,利用波浪能使该容器被摇动,则加入的摩擦性材料壳体与半导体粉料之间在该摇动过程中会产生摩擦,从而产生催化效果,使污染物被降解;或者通过磁力搅拌子进行磁力搅拌,半导体粉料与磁力搅拌子表面之间的摩擦作用即可以使半导体粉料产生催化,使溶液中的污染物发生降解。

  在现有技术中,光催化材料进行污染物的降解的时候不仅需要光的辐照,而且要进行不断地搅拌以使纳米材料有机会持续得到光能。而本发明则在半导体粉料存在的条件下,仅仅需要加入摩擦介质,然对通过摇动或者搅拌,通过摩擦介质的摩擦作用,半导体粉料吸收一部分的机械能,从而产生电子-空穴对的激发,引起污染物的降解。本发明通过这种更加温和简单的条件,就可以使得溶液中的污染物产生降解,过程中不需要任何光辐照,有效克服了光催化材料进行污染物处理过程中存在的各种缺点,可以在更广泛的环境中进行污染物的治理。

  图1为本发明实施例一中采用p25通过磁力搅拌对罗丹明b进行降解的过程中,罗丹明b浓度随磁力搅拌时间的变化情况示意图;

  图2为本发明实施例二中采用bst通过磁力搅拌对甲基橙进行降解的过程中,甲基橙浓度随搅拌时间的变化情况示意图。

  以下结合附图对本发明涉及的基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法的具体实施方案进行详细地说明。在实施例中未详细阐述的部分均属于现有技术。

  将市售的光催化材料p25(二氧化钛纳米粉)30毫克,加入30毫升的罗丹明b溶液(浓度为5mg/l)中,烧杯为容积为50毫升。在烧杯中加入四只具有特氟龙表面的磁力搅拌子,以每分钟300转的速度进行磁力搅拌。期间遮光,恒温25℃。

  通过测量吸收光谱来分析罗丹明b的浓度变化。如图1所示,测试结果表明,经过四个半小时的搅拌,罗丹明b的降解率达到95%以上。

  将23.66克ba(oh)2·8h2o与6.645克sr(oh)2·8h2o溶于500毫升的去离子水中,以水浴保持在60℃,并搅拌,该溶液称为溶液a。将34.0克的ti(obu)4溶于250毫升的无水乙醇中,得到的溶液称为溶液b。溶液b慢慢滴入溶液a中,同时剧烈搅拌。形成的白色沉淀经过3小时的老化,通过过滤收集,并在60℃烘烤24小时。最后在马弗炉中500℃煅烧2小时,得到ba0.75sr0.25tio3(bst)粉料。

  以上述bst粉40毫克,加入30毫升的甲基橙溶液(浓度为5mg/l)中,烧杯为容积为50毫升。在烧杯中加入四只具有特氟龙表面的磁力搅拌子,以每分钟300转的速度进行磁力搅拌。期间遮光,恒温25℃。

  通过测量吸收光谱来分析甲基橙的浓度变化。如图2所示,测试结果表明,经过九个半小时的搅拌,甲基橙的降解率达到90%以上。

  将市售的氧化锌微米粉料(天津kermel公司,2微米氧化锌粉料)40毫克,加入30毫升的罗丹明b溶液(浓度为5mg/l)中,烧杯为容积为50毫升。在烧杯中加入四只具有特氟龙表面的磁力搅拌子,以每分钟300转的速度进行磁力搅拌。期间遮光,恒温25℃。

  通过测量吸收光谱来分析罗丹明b的浓度变化。测试结果表明,经过三个小时的搅拌,罗丹明b的降解率达到95%以上。

  将1mmol的(nh4)6mo7o24·4h2o与14mmol的硫脲溶于35毫升的去离子水中,强力搅拌形成均匀溶液。将该溶液置于50毫升以特氟龙为衬里的不锈钢反应釜中,在220℃密封加热反应18小时,然后自然冷却至室温。在0.1m盐酸溶液中漂洗2小时以彻底去除nh4+,然后在60℃线毫升的罗丹明b溶液(浓度为5mg/l)中,烧杯为容积为50毫升。在烧杯中加入四只具有聚丙烯表面的磁力搅拌子,以每分钟300转的速度进行磁力搅拌。期间遮光,恒温25℃。

  通过测量吸收光谱来分析罗丹明b的浓度变化。测试结果表明,经过三小时的搅拌,罗丹明b的降解率达到95%以上。

  以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的基于半导体粉料摩擦催化的污染物治理方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容,而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换,都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

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