一種催化過硫酸鹽降解廢水中有機汙染物的方法與流程

2023-05-28 02:48:31 1

本發明屬於廢水處理領域，尤其涉及一種催化過硫酸鹽降解廢水中有機汙染物的方法。

背景技術：

隨著經濟的快速發展和社會的不斷進步，人類賴以生存的生態環境日益受到嚴重的汙染和破壞。大量有毒、有害和難降解汙染物(如染料、農藥、除草劑、抗生素、防腐劑、洗滌劑、殺蟲劑、消毒劑等)的進入環境體系，使得水體遭受嚴重汙染。根據國家環保部門發布的中國環境質量公告，已有436條河流受到不同程度的汙染，佔調查總數的82％。到2011年為止，全國各大江均受到不同程度的汙染，並呈加重趨勢，工業發達城市鎮附近水域的汙染尤為突出。對人類健康和整個生態系統的平衡造成了嚴重的危害，人類社會的可持續發展面臨著嚴峻的挑戰。

對於有毒、有害和難降解的有機汙染廢水，由於部分物理化學性質穩定物質的存在，傳統廢水處理技術例如：物理法、化學氧化法、化學電解法、物理化學法、生物法等均難以達到處理的要求，使得只有使用具有強大氧化能力的氧化劑，才能徹底降解汙染物，因而促進了高級氧化技術的發展。高級氧化技術(aops)因為其具有將有機汙染物質直接礦化或者通過氧化提高汙水的可生化性，適用範圍廣、氧化能力強、反應速率快等特點，已經發展成為處理工業廢水中難降解有機物的成熟技術。傳統的aops是以羥基自由基(.oh，e0＝1.8v-2.7v)來降解汙染物質。羥基自由基能夠迅速而且無選擇性的降解大部分有機汙染物，但其需要在酸性條件下來氧化汙染物，並且在水溶液中壽命較短(壽命小於1μs)，在應用中受水體基質(碳酸鹽、碳酸氫鹽、天然有機物等)影響較大。近年來，利用過硫酸鹽活化產生硫酸根自由基(so4·-)降解有機汙染物的技術，因具有氧化劑穩定性好、溶解性高，活化方式多樣、適用範圍廣、抗無機鹽幹擾能力強等優點，並且產生的so4·-壽命較長(約30–40μs，·oh一般20ns)利於長距離傳輸，增大了自由基對汙染物降解的機會，逐漸成為一類新型的極具發展前景的高級氧化技術。應用so4·-高級氧化技術的關鍵是如何高效活化過硫酸鹽產生硫酸根自由基。常規的活化方法包括紫外光、熱、微波等物理手段和過渡金屬離子等化學方法。僅使用物理方法活化存在能耗高、成本高的缺點，雖然過渡金屬離子等化學方法可以在常溫、常壓下快速進行，而且不需要額外的能量，而被廣泛地研究應用，但存在金屬離子二次汙染的問題。因此，開發新型的過硫酸鹽催化活化方法成為環保工作者的研究熱點。

技術實現要素：

針對背景技術中的上述問題，本發明的主要目的在於提供一種催化過硫酸鹽降解廢水中有機汙染物的方法，以g-c3n4-cu2o為催化劑，以過硫酸鹽為氧化劑，可見光協同複合催化劑產生硫酸根自由基降解廢水中有機汙染物，本發明方法降解廢水中有機汙染物的效果顯著，降解率高且穩定。

為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案：一種催化過硫酸鹽降解廢水中有機汙染物的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入複合催化劑g-c3n4-cu2o，在無光環境下攪拌吸附形成混合物；

向所述混合物中加入過硫酸鹽，構成反應體系；

將所述反應體系置於可見光的照射範圍內，g-c3n4-cu2o催化活化所述過硫酸鹽產生硫酸根自由基以降解廢水中有機汙染物；

其中，所述複合催化劑g-c3n4-cu2o的製備方法包括：

提供第一溶液，所述第一溶液包括溶解狀態的cu2+；

在所述第一溶液中加入g-c3n4，攪拌，超聲，獲得懸浮液；

在攪拌狀態下向所述懸浮液中加入木糖醇，調節ph值至10-12，攪拌得混合液；

將所述混合液在高壓反應容器中加熱至150-200℃，恆溫反應25-35h，獲得反應物；

將冷卻後的所述反應物固液分離，獲得固體產物，清洗，真空乾燥；

將所述固體產物在氣氛保護下加熱至150-250℃保持恆溫1h-3h，製得g-c3n4-cu2o複合催化劑。

作為進一步的優選，所述複合催化劑中，所述g-c3n4與cu2o的質量比為1:1-1:5。

作為進一步的優選，所述g-c3n4的製備方法包括：將雙氰胺在升溫速率為1-3k/min的條件下升溫至500-600℃後，煅燒3-5h，冷卻，研磨得到粉末狀的g-c3n4。

作為進一步的優選，所述g-c3n4的製備方法還包括：在所述研磨後的粉末中加入濃硫酸混合，攪拌，超聲，得到混合物；將所述混合物與水混合攪拌，獲得乳白色懸浮液，將所述乳白色懸浮液離心、洗滌及乾燥，得到酸化後的g-c3n4；將所述酸化後的g-c3n4在50-75℃熱回流4-8h，抽濾、洗滌並乾燥得質子化g-c3n4。

作為進一步的優選，所述攪拌時間為6-10h，所述超聲時間為1-3h。

作為進一步的優選，所述過硫酸鹽選自單過硫酸氫鹽和單過硫酸氫鹽的複合物，以及過二硫酸鹽及其複合物。

作為進一步的優選，所述單過硫酸氫鹽選自khso5、nahso5；所述過二硫酸鹽選自過硫酸鈉、過硫酸鉀和過硫酸銨。

作為進一步的優選，所述廢水中包含蒽醌類、醌亞胺類、氧雜蒽類以及偶氮類的有機汙染物中的一種或多種。

作為進一步的優選，所述有機汙染物選自活性豔藍、亞甲基藍、羅丹明b、活性豔紅以及甲基橙。

作為進一步的優選，所述廢水中汙染物的初始濃度為10-100mg/l；所述混合物中的g-c3n4-cu2o複合催化劑的加入量為0.1-2g/l。

本發明的有益效果是：本發明方法採用過硫酸鹽作為氧化劑，以複合g-c3n4-cu2o為催化劑，並利用可見光協同複合催化劑來催化活化過硫酸鹽，因此能夠高效活化過硫酸鹽產生硫酸根自由基，硫酸根自由基是一種高級氧化反應過程中的中間物態，具有較高的氧化還原能力，在水溶液中存在壽命較長，氧化劑本身穩定性好，可使得多數有機汙染物都能夠被完全降解；本發明可見光協同g-c3n4-cu2o催化劑對過硫酸鹽的活化效果非常突出，對廢水中有機汙染物的降解效率高，且沒有毒性、高效、穩定以及可重複利用。

附圖說明

圖1為本發明實施例製備的g-c3n4-cu2o複合催化劑的sem圖。

圖2為g-c3n4、cu2o及本發明實施例製備的g-c3n4-cu2o複合催化劑的xrd圖。

圖3為在vis、cu2o-g-c3n4及pms的不同組合反應體系中羅丹明b的降解情況示意圖。

圖4為本發明實施例g-c3n4-cu2o複合催化劑(g-c3n4：cu2o＝1:5)在可見光下對羅丹明b降解的循環實驗結果示意圖(vis、cu2o-g-c3n4及pms)。

圖5為在vis、cu2o-g-c3n4及過二硫酸鹽的不同組合反應體系中羅丹明b的降解情況示意圖。

圖6為本發明實施例g-c3n4-cu2o複合催化劑(質量比g-c3n4：cu2o＝1:5)在可見光協同下對羅丹明b降解的循環實驗結果示意圖(vis、cu2o-g-c3n4及ps)。

具體實施方式

本發明通過提供一種催化過硫酸鹽降解廢水中有機汙染物的方法，解決了現有催化劑在活化過硫酸鹽方面應用效果差的缺陷。

為了解決上述缺陷，本發明實施例的主要思路是：本發明實施例催化過硫酸氫鹽降解廢水中有機汙染物的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入複合催化劑g-c3n4-cu2o，在無光環境下攪拌吸附形成混合物；

向所述混合物中加入過硫酸鹽，構成反應體系；

將所述反應體系置於可見光的照射範圍內，可見光協同g-c3n4-cu2o催化活化所述過硫酸鹽產生硫酸根自由基以降解廢水中有機汙染物；

其中，所述複合催化劑g-c3n4-cu2o的製備方法包括：

提供第一溶液，所述第一溶液包括溶解狀態的cu2+；

在所述第一溶液中加入g-c3n4，攪拌，超聲，獲得懸浮液；

在攪拌狀態下向所述懸浮液中加入木糖醇，調節ph值至10-12，攪拌得混合液；

將所述混合液在高壓反應容器中加熱至150-200℃，恆溫反應25-35h，自然冷卻，獲得反應物；

將冷卻後的反應物抽濾分離，獲得固體產物，清洗，真空乾燥，；

將所述固體產物在氣氛保護下加熱至150-250℃保持恆溫1h-3h，製得g-c3n4-cu2o複合催化劑。

所述過硫酸鹽選自單過硫酸氫鹽和單過硫酸氫鹽的複合物，以及過二硫酸鹽及其複合物。

本發明實施例所述單過硫酸氫鹽主要有鈉鹽、銨鹽和鉀鹽，例如khso5和nahso5。所述單過硫酸氫鹽的活性物質為單過氧硫酸根負離子hso5-，簡稱pms。pms作為一種酸式過氧化合物，具有性質穩定、易儲存、安全無毒、和成本低廉等特點。

本發明實施例所述過二硫酸鹽主要有鈉鹽、銨鹽和鉀鹽，例如過硫酸鈉、過硫酸鉀及過硫酸銨。

所述可見光發生裝置可為led光源等。在有機廢水中加入複合催化劑後，可採用磁力攪拌器等裝置攪拌形成混合物。

本發明實施例以水熱還原法和高溫煅燒法為基礎將g-c3n4生長到cu2o表面製得了g-c3n4-cu2o複合催化劑。對合成的催化劑進行了結構、形貌和光學性能的表徵，並以甲基橙等為模擬汙染物來評估了複合催化劑的光催化降解能力。實驗結果表明g-c3n4和cu2o兩相組成共存並且具有緊密的接觸界面，形成了g-c3n4-cu2o面面接觸的異質結結構。除此之外g-c3n4-cu2o異質結較好的能帶匹配結構從而確保了複合物的催化性能，比單相的g-c3n4或者cu2o有較大的提高，並且具有良好的化學穩定性。本發明實施例在製備g-c3n4-cu2o複合材料時未溶解於有機溶劑且未使用表面活性劑，即可製備出複合材料，且形成了g-c3n4-cu2o面面接觸的異質結結構。

本發明實施例以羅丹明b為例研究了本發明實施例催化劑用於可見光協同g-c3n4-cu2o催化活化過硫酸鹽處理廢水中有機汙染物過程時，其對水環境中有機汙染物的降解效果，但是並不限制為本發明實施例僅對羅丹明b起作用，降解其他汙染物也可以達到類似的催化降解的效果。

為了讓本發明之上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例，來說明本發明所述之催化單過硫酸鹽降解有機廢水的方法。

實施例1

原料與試劑

二氰二胺(c2h4n4)、五水合硫酸銅(cuso4·5h2o)、氫氧化鈉(naoh)、鹽酸(hcl)、叔丁醇(c4h10o)、對苯醌(c6h4o2)、乙二胺四乙酸二鈉(c10h14n2na2o8)均為分析純(ar)，購自國藥集團化學試劑有限公司；木糖醇(c5h1205)、甲基橙(c14h14n3nao3s)、羅丹明b、亞甲基藍等均為分析純(ar)，購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

g-c3n4的製備

採用高溫熱解雙氰胺的方法製備g-c3n4。稱量4g雙氰胺置於帶蓋的剛玉坩堝中，並將坩堝放入馬弗爐內，在空氣氣氛下以2k/min-1的升溫速率程序升溫到550℃，並保溫4h，待產物自然冷卻後將所得的黃色粉末研磨30min，研磨所得初步產物備用。混合10ml濃硫酸加入50ml燒瓶中，室溫下攪拌8h，超聲1h，攪拌後的混合物緩緩倒入100ml去離子水中同時攪拌。獲得的乳白色懸浮液3000r離心10min並用去離子水洗滌。80℃乾燥。稱取酸化後的g-c3n40.4g倒入裝有200ml的燒瓶中，65℃熱回流6h，抽濾洗滌並80℃乾燥得質子化g-c3n4。

g-c3n4-cu2o複合催化劑的製備

以水熱還原法輔以高溫煅燒法將g-c3n4生長到cu2o表面，具體步驟如下：首先在磁力攪拌下將1.25gcuso4·5h2o加入到40ml去離子水中，當溶液變為深藍色時，繼續往上述溶液中加入g-c3n4粉末磁力攪拌1h之後再繼續超聲1h製得均勻的懸浮液(g-c3n4與cu2o的質量比為1:5)，緊接著在磁力攪拌的條件下向上述懸浮液中加入1.5g的木糖醇，之後用1mol/lnaoh溶液調節上述懸浮液的ph為12左右，磁力攪拌1h後，將上述混合液轉入到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜加熱至180℃恆溫反應30h後，取出反應釜後自然冷卻，將內襯中的樣品抽濾分離出來，用去離子水反覆衝洗三次，於真空乾燥箱中60℃乾燥8h。最後將所得的樣品在氬氣保護下以2.3k/min加熱至200℃保持恆溫2h，製得g-c3n4-cu2o異質結。

g-c3n4-cu2o複合催化劑的表徵

圖1為本發明實施例1製備的g-c3n4-cu2o複合催化劑的sem圖像，從圖像上看g-c3n4和cu2o之間緊密的生長在一起，兩相間面面接觸，形成緊密的異質結，從而促進電子和空穴的有效分離，增強其光催化性能。

圖2為g-c3n4、cu2o及本發明實施例製備的g-c3n4-cu2o複合催化劑的xrd圖。其中單相的g-c3n4樣品在衍射角2θ為27.38°和13.04°兩處的特徵峰分別對應於g-c3n4(jcpds87-1526)卡片中的(002)和(100)晶面，這也就說明了我們合成樣品中有三-s-三嗪單元的存在。在衍射角2θ為27.38°處的最強峰是由環狀芳香物的層間堆積而成的，當申請人將g-c3n4和cu2o進行複合之後，g-c3n4-cu2o複合樣品中衍射角2θ為:29.582°、36.441°、42.328°、61.406°、73.556°、77.414°六處一系列尖銳而狹窄則對應於cu2o(jcpds78-2076)中的110、111、200、220、311、222晶面，表明cu2o的結晶性較好。所有純相的g-c3n4和cu2o特徵峰在複合樣品中都被檢測出來，說明了在g-c3n4-cu2o複合體系主要是由中g-c3n4和cu2o兩相組成。

實施例2

未質子化前處理的g-c3n4的製備

所述g-c3n4的製備方法包括：稱量4g雙氰胺置於帶蓋的剛玉坩堝中，並將坩堝放入馬弗爐內，在空氣氣氛下以2k/min的升溫速率程序升溫到550℃，並保溫4h，待產物自然冷卻後將所得的黃色粉末研磨30min，研磨所得產物備用。

g-c3n4-cu2o複合催化劑的製備

以水熱還原法輔以高溫煅燒法將g-c3n4生長到cu2o表面，具體步驟如下：首先在磁力攪拌下將1.25gcuso4·5h2o加入到40ml去離子水中，當溶液變為深藍色時，繼續往上述溶液中加入g-c3n4粉末磁力攪拌2h之後再繼續超聲2h製得均勻的懸浮液(g-c3n4與cu2o的質量比為1:1)，緊接著在磁力攪拌的條件下向上述懸浮液中加入1.5g的木糖醇，之後用1mol/lnaoh溶液調節上述懸浮液的ph為10左右，磁力攪拌2h後，將上述混合液轉入到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜加熱至150℃恆溫反應35h後，取出反應釜後自然冷卻，將內襯中的樣品抽濾分離出來，用去離子水反覆衝洗三次，於真空乾燥箱中70℃乾燥6h。最後將所得的樣品在氬氣保護下以3k/min加熱至250℃保持恆溫1h，製得g-c3n4-cu2o異質結。

實施例3

g-c3n4的製備

所述g-c3n4的製備方法包括：將雙氰胺在升溫速率為1-3k/min的條件下升溫至500-600℃後，煅燒3-5h，冷卻，研磨得到的淡黃色粉末；在研磨後的粉末中加入濃硫酸混合，攪拌，超聲，得到混合物；將所述混合物與水混合攪拌，獲得乳白色懸浮液，將所述乳白色懸浮液離心、洗滌及乾燥，得到酸化後的g-c3n4；將所述酸化後的g-c3n4在50-75℃熱回流4-8h，抽濾、洗滌並乾燥得g-c3n4。

g-c3n4-cu2o複合光催化劑的製備

以水熱還原法輔以高溫煅燒法將g-c3n4生長到cu2o表面，具體步驟如下：首先在磁力攪拌下將1.25gcuso4·5h2o加入到40ml去離子水中，當溶液變為深藍色時，繼續往上述溶液中加入g-c3n4粉末磁力攪拌3h之後再繼續超聲3h製得均勻的懸浮液(g-c3n4與cu2o的質量比為3:5)，緊接著在磁力攪拌的條件下向上述懸浮液中加入1.5g的木糖醇，之後用1mol/lnaoh溶液調節上述懸浮液的ph為12左右，磁力攪拌2h後，將上述混合液轉入到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜加熱至200℃恆溫反應25h後，取出反應釜後自然冷卻，將內襯中的樣品抽濾分離出來，用去離子水反覆衝洗三次，於真空乾燥箱中50℃乾燥10h。最後將所得的樣品在氬氣保護下以2.3k/min加熱至150℃保持恆溫3h，製得g-c3n4-cu2o異質結。

為了得到本發明實施例可見光協同g-c3n4-cu2o催化過硫酸鹽降解有機廢水的效果，對上述實施例1-3所製備的複合催化劑應用後進行如下一系列試驗予以證明：

試驗例1：本發明催化單過硫酸氫鹽降解廢水中有機汙染物的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入本發明實施例1製備的複合催化劑g-c3n4-cu2o，攪拌形成混合物；

設置一可見光發生裝置，將容納所述混合物的容器置於可見光發生裝置的照射範圍內；

向所述混合物中加入nahso5；

開啟所述可見光發生裝置，協同g-c3n4-cu2o催化活化所述單過硫酸鹽產生硫酸根自由基以降解廢水中有機汙染物。

具體地，採用自製日光燈作為可見光光源，套杯外層通過冷凝水以確保催化反應在恆溫下進行。以濃度為10mg/l、體積為50ml的羅丹明b(rhb)溶液做目標降解物，催化劑g-c3n4-cu2o的投加量為0.025g。在催化反應之前先黑暗無光的環境下吸附攪拌30min，以確保達到吸附平衡，加入nahso5使濃度為100mg/l，開燈後每隔一定時間取樣一次，每次取樣1.2ml，反應時間30min。取樣後用0，45μm的水系針筒濾膜過濾，去除試樣中殘留的少量催化劑，置於加有0.1ml乙醇的離心管，使用紫外可見光譜儀檢測濾液的吸光度(最大吸收波長λ＝554nm，或者在波長範圍200-700nm進行全波長掃描)。以汙染物的降解率c/c0表徵複合催化劑的光催化性能。

圖3為在vis(可見光)、cu2o-g-c3n4及pms的不同組合反應體系中羅丹明b的降解情況示意圖。圖中可反映出可見光協同g-c3n4-cu2o催化單過硫酸鹽相比於其它體系，對rhb具有非常顯著的降解效果，反應20minrhb降解率達到了80％以上。

圖4為本發明實施例g-c3n4-cu2o複合催化劑(質量比g-c3n4：cu2o＝1:5)在可見光下對羅丹明b降解的催化活性循環實驗結果示意圖。可反映可見光協同cu2o-g-c3n4催化單過硫酸鹽在可見光下穩定性較好，經過6次循環，其對rhb的降解率基本不變。

試驗例2：本發明催化單過硫酸氫鹽降解廢水中有機汙染物的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入本發明實施例2製備的複合催化劑g-c3n4-cu2o，攪拌形成混合物；

設置一可見光發生裝置，將容納所述混合物的容器置於可見光發生裝置的照射範圍內；

向所述混合物中加入khso5；

開啟所述可見光發生裝置，協同g-c3n4-cu2o催化活化所述單過硫酸鹽產生硫酸根自由基以降解廢水中有機汙染物。

所述廢水中包含汙染物甲基橙。

所述甲基橙的初始濃度為50mg/l；所述混合物中的g-c3n4-cu2o複合催化劑的加入量為1g/l。本試驗例中，可見光協同g-c3n4-cu2o催化khso5，對甲基橙具有非常顯著的降解效果。

試驗例3：本發明催化單過硫酸氫鹽降解廢水中有機汙染物的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入本發明實施例3製備的複合催化劑g-c3n4-cu2o，攪拌形成混合物；

設置一可見光發生裝置，將容納所述混合物的容器置於可見光發生裝置的照射範圍內；

向所述混合物中加入單過硫酸氫鉀複合鹽；

開啟所述可見光發生裝置，協同g-c3n4-cu2o催化活化所述單過硫酸氫鉀複合鹽產生硫酸根自由基以降解廢水中有機汙染物。

所述廢水中包含汙染物亞甲基藍。

所述亞甲基藍的初始濃度為100mg/l；所述混合物中的g-c3n4-cu2o複合催化劑的加入量為2g/l。本試驗例中，可見光協同g-c3n4-cu2o催化單過硫酸氫鉀複合鹽，對亞甲基藍具有非常顯著的降解效果。

為了得到本發明實施例可見光協同g-c3n4-cu2o催化過二硫酸鹽降解有機廢水的效果，對上述實施例1-3所製備的複合催化劑應用後進行如下一系列試驗予以證明：

試驗例4：本發明催化過二硫酸鹽降解有機廢水的方法，所述方法包括如下步驟：

在有機廢水中加入本發明實施例1製備的複合催化劑g-c3n4-cu2o，攪拌形成混合物；

設置一可見光發生裝置，將容納所述混合物的容器置於可見光發生裝置的照射範圍內；

向所述混合物中加入過二硫酸鹽(ps)；

開啟所述可見光發生裝置，協同g-c3n4-cu2o催化活化所述過二硫酸鹽(ps)產生硫酸根自由基以降解有機廢水。

具體地，採用自製led燈作為可見光光源，套杯外層通過冷凝水以確保催化反應在恆溫下進行。以濃度為10mg/l、體積為50ml的羅丹明b(rhb)溶液做目標降解物，催化劑g-c3n4-cu2o的投加量為0.025g。在催化反應之前在無光的環境下吸附攪拌30min，以確保達到吸附平衡，加入過硫酸鈉(ps)使濃度為100mg/l，開燈後每隔一定時間取樣一次，每次取樣1.2ml，反應時間30min。取樣後用0.45μm的針筒濾膜過濾，去除試樣中殘留的少量催化劑，使用紫外可見光譜儀檢測濾液的吸光度。以汙染物的降解率c/c0表徵複合催化劑的光催化性能。

圖5為在vis、cu2o-g-c3n4及ps的不同組合反應體系中羅丹明b的降解情況示意圖。圖中可反映出可見光協同g-c3n4-cu2o催化單過硫酸鹽相比於其它體系，對rhb具有非常顯著的降解效果，反應20minrhb降解率達到了90％以上。

圖6為本發明實施例g-c3n4-cu2o複合催化劑(質量比g-c3n4：cu2o＝1:5)在可見光協同下對羅丹明b降解的循環實驗結果示意圖。可反映可見光協同cu2o-g-c3n4催化過二硫酸鹽的催化穩定性較好，經過6次循環，其對rhb的降解率基本不變。

試驗例5：本發明催化過二硫酸鹽降解廢水中有機汙染物的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入本發明實施例2製備的複合催化劑g-c3n4-cu2o，攪拌形成混合物；

設置一可見光發生裝置，將容納所述混合物的容器置於可見光發生裝置的照射範圍內；

向所述混合物中加入過二硫酸鉀；

開啟所述可見光發生裝置，協同g-c3n4-cu2o催化活化所述過二硫酸鉀產生硫酸根自由基以降解廢水中的有機汙染物。

所述有機廢水中包含汙染物甲基橙。

所述甲基橙的初始濃度為50mg/l；所述混合物中的g-c3n4-cu2o複合催化劑的加入量為1g/l。本試驗例中，可見光協同g-c3n4-cu2o催化過二硫酸鉀，對甲基橙具有非常顯著的降解效果。

試驗例6：本發明催化過二硫酸鹽降解有機廢水的方法，所述方法包括如下步驟：

在廢水中加入本發明實施例3製備的複合催化劑g-c3n4-cu2o，攪拌形成混合物；

設置一可見光發生裝置，將容納所述混合物的容器置於可見光發生裝置的照射範圍內；

向所述混合物中加入過二硫酸銨；

開啟所述可見光發生裝置，協同g-c3n4-cu2o催化活化所述過二硫酸銨產生硫酸根自由基以降解廢水中有機汙染物。

所述廢水中包含有機汙染物亞甲基藍。

所述亞甲基藍的初始濃度為100mg/l；所述混合物中的g-c3n4-cu2o複合催化劑的加入量為2g/l。本試驗例中，可見光協同g-c3n4-cu2o催化過硫酸銨，對亞甲基藍具有非常顯著的降解效果。

上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點：

(1)本發明方法採用過硫酸鹽作為氧化劑，以複合g-c3n4-cu2o為催化劑，利用可見光協同複合催化劑來催化活化過硫酸鹽，因此能夠高效活化過硫酸鹽產生硫酸根自由基，硫酸根自由基是一種高級氧化反應過程中的中間物態，具有較高的氧化還原能力，在水溶液中存在壽命較長，氧化劑本身穩定性好，可使得多數有機汙染物都能夠被完全降解；本發明g-c3n4-cu2o催化劑對過硫酸鹽的催化效果非常突出，對廢水中有機汙染物的降解效率高，且沒有毒性、高效、穩定以及可重複利用。

(2)本發明製備的g-c3n4，出現明顯的分散性，形成比表面積更大的納米片狀結構，從而更充分的接觸cu2o形成更加緊密的異質結結構。

(3)本發明通過可見光協同複合催化劑催化活化過硫酸鹽降解目標物測試評估其催化活性，結果表明可見光協同g-c3n4-cu2o催化活化過硫酸鹽體系相比於它的單相光催化體系對汙染物的降解更加高效。

(4)本發明g-c3n4和cu2o之間形成的p-n型異質結結構穩定，循環6次後複合光催化劑並沒有出現明顯的失活，具有良好的化學穩定性。

儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。