含铬离子废水处理并副产含铬催化剂的方法

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申请日 20170707

公开（公告）日 20201103

IPC分类号 C02F1/30; C02F1/32; C02F1/70; B01J23/26; B01J23/34; C02F101/22

摘要

本发明提供一种含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，以导带电势小于?0.74eV、禁带宽度大于2.1eV的无机半导体材料为光催化剂，以紫外光或者自然光为光源，在光源照射下，将光催化剂与经过去除固体杂质处理且pH值为4～9的含铬离子废水动态接触，进行光催化反应不少于30分钟，使含铬废水中的六价铬离子还原成不溶的三价铬化合物和零价铬，不溶的三价铬化合物和零价铬负载在光催化剂表面形成铬?光催化剂复合物，从而实现含铬离子废水的处理。本发明通过光催化反应即可使污水中的总铬浓度和Cr(VI)浓度达到排放标准并获得副产物含铬催化剂，不仅避免了后续处理所带来的二次污染，而且简化了工艺，提高了经济效益。

权利要求书

1.一种含铬离子废水的处理并副产含铬催化剂的方法，其特征在于以导带电势小于-0.74eV、禁带宽度大于2.1eV的无机半导体材料为光催化剂，以紫外光或者自然光为光源，所述光催化剂的量不小于废水中所含六价铬离子质量的10倍，在光源照射下，将光催化剂与经过去除固体杂质处理且pH值为4~9的含铬离子废水动态接触，进行光催化反应不少于30分钟，使含铬废水中的六价铬离子还原成不溶的三价铬化合物Cr2O3和零价铬，不溶的三价铬化合物Cr2O3和零价铬负载在光催化剂表面形成铬-光催化剂复合物，从而实现含铬离子废水的处理，所述铬-光催化剂复合物即为含铬催化剂；

作为光催化剂的无机半导体材料为ZrO2、Ga2O3、La2O3、MnO、SnO或SrTiO3。

2.根据权利要求1所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于光催化剂的使用形式有无机半导体材料粉体、无机半导体材料纳米管、粒径不小于0.1mm的无机半导体材料形成的颗粒、粒径不小于0.1mm的负载有无机半导体材料纳米粉体的颗粒、负载有无机半导体材料膜的板体或装填有无机半导体材料的固定床。

3.根据权利要求1或2所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于所述光催化反应过程中还添加有牺牲剂，所述牺牲剂为有机污染物捕获剂或中性光催化空穴捕获剂。

4.根据权利要求3所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于所述中性光催化空穴捕获剂为甲醇、乙醇、甲酸盐、亚硫酸盐或草酸盐；有机污染物捕获剂为苯酚、葡萄糖、结晶紫或甲基橙。

5.根据权利要求2所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于当光催化剂的使用形式为无机半导体材料粉体、无机半导体材料纳米管、粒径不小于0.1mm的无机半导体材料形成的颗粒或粒径不小于0.1mm的负载有无机半导体材料纳米粉体的颗粒时，将光催化剂加入经过去除固体杂质处理且pH值为4~9的含铬离子废水中，在搅拌或鼓泡状态下与废水组成悬浮体系完成光催化反应。

6.根据权利要求2所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于当光催化剂的使用形式为负载有无机半导体材料膜的板体或装填有无机半导体材料的固定床时，将其放置在经过去除固体杂质处理且pH值为4~9的含铬离子废水中，使所述废水流动通过负载有无机半导体材料膜的板体或装填有无机半导体材料的固定床完成光催化反应。

7.根据权利要求5所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于通过沉降法回收含铬催化剂。

8.根据权利要求6所述的含铬离子废水处理并副产铬催化剂的方法，其特征在于通过收集负载膜层的板体或固定床中的填料回收含铬催化剂。

说明书

一种含铬离子废水处理并副产含铬催化剂的方法

技术领域

本发明涉及污水治理技术领域，特别是涉及一种利用光催化剂光催化还原治理含铬离子废水的方法。

背景技术

目前水体和土壤中的重金属，尤其是铬，是一种对环境威胁较大的污染，亟待解决。而铬污染废水中，铬的主要存在形式是六价铬Cr(VI)和三价铬Cr(III)，其中Cr(VI)的毒性远胜于Cr(III)，危害大，难处理，持续时间久，是铬污染治理的首要处理对象。我污水排放中对铬含量有着严格的要求，根据污水排放标准GB8978-1996，污水中总铬的浓度要求小于1.5mg/L，Cr(VI)的浓度要求小于0.5mg/L。而对于饮用水，世界卫生组织(WHO)和我国饮用水标准GB 5749-2006均要求Cr(VI)含量小于0.05mg/L。

近年来光催化还原被运用到有机物污染和重金属离子污染处理的过程中。例如，Jae-Kyu Yang等(Yang J,Lee S.Removal of Cr(VI)and humic acid by usingTiO2photocatalysis[J].Chemosphere,2006,63(10):1677-1684.)用二氧化钛作为光催化剂，在紫外光的照射下，还原去除污水中的Cr(VI)。Fang Jiang等(Jiang F,Zheng Z,Xu Z,et al.Aqueous Cr(VI)photo-reduction catalyzed by TiO2and sulfated TiO2[J].Journal of Hazardous Materials,2006,134(1-3):94-103.)用硫酸酸化后的二氧化钛作为光催化剂还原Cr(VI)。

此外，在利用除二氧化钛外的光催化剂处理铬污染方面，Bang Qin等(Qin B,ZhaoY,Li H,et al.Facet-dependent performance of Cu2O nanocrystal forphotocatalytic reduction of Cr(VI)[J].Chinese Journal of Catalysis,2015,36(8):1321-1325.)用氧化亚铜作为光催化剂，在可见光的照射下，对Cr(VI)进行还原。以及Liu等(Liu T Y,Zhao L,Tan X,et al.Effects of physicochemical factors on Cr(VI)removal from leachate by zero-valent iron and alpha-Fe2O3 nanoparticles.[J].Water Science