Co/TiO₂納米管陣列的製備方法及應用於製糖廢水的降解的製作方法

2023-10-26 03:36:02

專利名稱：Co/TiO2納米管陣列的製備方法及應用於製糖廢水的降解的製作方法
技術領域：
本發明涉及Co/Ti02納米管陣列的製備方法及應用於製糖廢水的降解。
背景技術：
製糖工業廢水是以甜菜或甘蔗為原料製糖過程中排出的廢水。主要來自製糖生產 過程和製糖副產品綜合利用過程。廢水中一般含有有機物和糖分，C0D、B0D很高，廢水色度 深、含氮、磷、鉀等元素較高。其主要特點是酸度大、濃度高、色度深、毒性大。這些廢水一 旦排入江河水體，會嚴重破壞水體生態。目前國內外的製糖廢水處理主要採用物化法和生 化法的結合。即用物化法對廢水進行預處理，然後再進入生化系統，最後依次經物化及生物 濾池處理後排放。物化法處理包括沉澱法、吸附法、電化學法、磁分離法、高級氧化法、蒸發 濃縮法等；由於製糖廢水的可生化性好，因此國內外多採用生化法處理。主要有厭氧處理法 (UASB、IC、二段厭氧法)、厭氧-好氧處理法、厭氧-光合細菌處理法、深層暴氣、深井暴氣法 等。但這些方法工藝複雜、處理時間周期長(十幾天至幾十天不等)，成本也較高。二氧化 鈦具有化學惰性、抗化學腐蝕和光腐蝕，是一種良好的光催化材料。納米二氧化鈦具有顯著 的納米尺寸效應，在光催化材料方面的應用尤為廣泛。但顆粒狀納米二氧化鈦作光催化材 料時需要強加攪拌，且使用後不易清除，二次汙染問題嚴重。利用二氧化鈦納米管的大比表 面、強吸附能力及其在鈦基底上的強固著性，能更好地克服二氧化鈦納米顆粒光催化劑的 不足。由於TiO2的禁帶寬度較寬(約為3. 2eV)，光生電子-空穴對壽命短，光催化效率不 高。然而，通過金屬離子鹽對TiO2的摻雜，可以使捕獲的電子釋放出來，延長光生電子-空 穴對的壽命，提高TiO2的量子效應，從而能顯著提高TiO2的光催化活性。用超聲法製備鈷 摻雜的Co/Ti02納米管陣列並將其成功用於製糖廢水的光催化降解尚未見報導。

發明內容
本發明的目的是提供一種用超聲法製備Co/Ti02納米管陣列及應用於製糖廢水的 降解。本發明的具體步驟為用陽極氧化法在鈦片表面製備均勻的二氧化鈦納米管陣列，將其洗淨晾乾後，放 入馬弗爐中500°C恆溫2h，取出冷卻至室溫，然後置入0.012mol/L Co (NO3) 2溶液中，在超聲 條件下浸泡10分鐘，晾乾，得Co/Ti02納米管陣列。將Co/Ti02納米管陣列置入製糖廢水中，用NaOH調節廢水pH值為12. 5 13. 5， 在253. 7nm波長紫外光下照射20 30小時，實現對製糖廢水的光催化降解的應用；照射20 小時，COD降解效率可達83. 5%以上；照射30小時，COD降解效率可達93. 53%以上。本發明與其它相關技術相比，最顯著的特點是Co/Ti02納米管陣列是由陽極氧化 法製備的二氧化鈦納米管陣列直接經簡單的超聲浸泡方法製備的，並將Co/Ti02納米管陣 列應用於製糖廢水的光催化降解，達到降解的目的。很大程度地降低製糖廢水的處理成本 與時間。
具體實施例方式實施例1 用陽極氧化法在2cm*4cm*0. Icm鈦片表面製備二氧化鈦納米管陣列，將其洗淨晾 幹後，放入馬弗爐中500°C恆溫2h，冷卻至室溫，取出置入0. 012mol/LCo (NO3) 2溶液中，在室 溫超聲條件下浸泡12分鐘，在空氣中乾燥，即得Co/Ti02納米管陣列。將&)/1102納米管陣 列置入50mL製糖廢水中，用NaOH調節廢水pH值為13，在253. 6nm波長紫外光下照射20小 時，COD降解效率達83. 5%。光照30小時，COD降解效率達93. 53%。實施例2:用陽極氧化法在lcm*4cm*0. Icm鈦片表面製備二氧化鈦納米管陣列，將其洗淨晾 幹後，放入馬弗爐中500°C恆溫2h，冷卻至室溫，取出置入0. 012mol/LCo (NO3) 2溶液中，在室 溫超聲條件下浸泡12分鐘，在空氣中乾燥，即得Co/Ti02納米管陣列。將&)/1102納米管陣 列置入25mL製糖廢水中，用NaOH調節廢水pH值為12. 5，在253. 6nm波長紫外光下照射20 小時，COD降解效率達86. 4%。光照30小時，COD降解效率達95. 04%。實施例3:用陽極氧化法在3cm*4cm*0. Icm鈦片表面製備二氧化鈦納米管陣列，將其洗淨晾 幹後，放入馬弗爐中500°C恆溫2h，冷卻至室溫，取出置入0. 012mol/LCo (NO3) 2溶液中，在室 溫超聲條件下浸泡12分鐘，在空氣中乾燥，即得Co/Ti02納米管陣列。將&)/1102納米管陣 列置入75mL製糖廢水中，用NaOH調節廢水pH值為13. 5，在253. 6nm波長紫外光下照射20 小時，COD降解效率達84. 5%。光照30小時，COD降解效率達94. 18%。
權利要求
一種Co/TiO2納米管陣列的製備方法，其特徵在於具體步驟為用陽極氧化法在鈦片表面製備均勻的二氧化鈦納米管陣列，將其洗淨晾乾後，放入馬弗爐中500℃恆溫2h，取出冷卻至室溫，然後置入0.012mol/L Co(NO3)2溶液中，在超聲條件下浸泡10分鐘，晾乾，得Co/TiO2納米管陣列。
2.根據權利要求1所述的Co/Ti02納米管陣列的應用，其特徵在於將所製得的Co/Ti02 納米管陣列置入製糖廢水中，用NaOH調節廢水pH值為12. 5 13. 5，在253. 7nm波長紫外 光下照射20 30小時，實現對製糖廢水的光催化降解的應用。
全文摘要
本發明公開了Co/TiO2納米管陣列的製備方法及應用於製糖廢水的降解。用陽極氧化法在鈦片表面製備均勻的二氧化鈦納米管陣列，將其洗淨晾乾後，放入馬弗爐中500℃恆溫2h，取出冷卻至室溫，然後置入0.012mol/L Co(NO3)2溶液中，在超聲條件下浸泡10分鐘，晾乾，得Co/TiO2納米管陣列。將其置入製糖廢水中，用NaOH調節廢水pH值為12.5～13.5，在253.7nm波長紫外光下照射20～30小時，實現對製糖廢水的光催化降解的應用。本發明最顯著的特點是Co/TiO2納米管陣列是由陽極氧化法製備的二氧化鈦納米管陣列直接經簡單的超聲浸泡方法製備的，並將Co/TiO2納米管陣列應用於製糖廢水的光催化降解，很大程度地降低製糖廢水的處理成本與時間。
文檔編號C02F103/32GK101947452SQ201010293788
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者朱義年, 林莎莎, 郭冬冬, 鍾福新 申請人:桂林理工大學