申请/专利权人：中国地质大学（武汉）

申请日：2018-11-29

公开（公告）日：2019-04-16

公开（公告）号：CN109626492A

主分类号：C02F1/30(2006.01)I

分类号：C02F1/30(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)I;C02F101/38(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的驳回

法律状态：2021.07.16#发明专利申请公布后的驳回;2019.05.10#实质审查的生效;2019.04.16#公开

摘要：本发明提供了一种基于HKUST‑1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，属于地下水污染防控技术领域。本发明方法包括如下步骤：S1、称取一定量的HKUST‑1和过一硫酸盐加入罗丹明B溶液中，得到混合溶液；S2、利用可见光照射步骤S1中的混合溶液，其中HKUST‑1活化过一硫酸盐产生自由基氧化降解罗丹明B。本发明方法中所用材料易得不需改性，降解方法简便可行，降解效率高，实现了对罗丹明B的便捷高效降解。

主权项：1.一种基于HKUST‑1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、称取一定量的HKUST‑1和过一硫酸盐加入罗丹明B溶液中,得到混合溶液；S2、利用可见光照射步骤S1中的混合溶液，在可见光的作用下，所述混合溶液中的HKUST‑1活化过一硫酸盐产生自由基来氧化降解罗丹明B。

全文数据：一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法技术领域本发明属于地下水污染防控技术领域，尤其涉及一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法。背景技术传统去除染料罗丹明B的吸附、过滤等物化方法存在去除不完全、二次污染等问题，而高级氧化法可以将罗丹明B降解为小分子、CO2和H2O，所以高级氧化法更适合用作去除罗丹明B的方法。现有对罗丹明B的高级氧化方法包括传统芬顿法、催化过硫酸盐法、光催化法等。传统芬顿法的内容是利用Fe2+催化H2O2产生自由基实现对罗丹明B的氧化降解，但传统芬顿法对pH条件要求较为苛刻，其只能够在酸性条件下起作用。催化过硫酸盐法是利用过渡金属Fe、Co、Mn等催化过硫酸盐产生自由基进而对罗丹明B进行氧化降解，其中的均相催化法存在过渡金属离子对水体造成二次污染的问题，同时非均相催化法中的过渡金属材料通常需要进行复杂的改性步骤，限制了工程的实际应用。光催化法是通过材料吸收光能产生光生空穴和自由基来对罗丹明B进行氧化降解处理，但是传统的光敏材料如TiO2、ZnO等禁带能较宽，需要在紫外光激发下才能有效果，加之其需要对材料进行繁琐的改性，这些条件限制了其在工程上的实际应用。发明内容有鉴于此，本发明提供了一种在可见光的照射下，利用HKUST-1活化过一硫酸盐PMS产生自由基来氧化降解罗丹明B的方法。本发明中的方法对罗丹明B的降解效果好；相对于紫外光，可见光的使用大大节约了能耗；本发明中的方法在pH3-11的范围内对罗丹明B的降解几乎不受影响；当HKUST-1材料五次循环使用后，本发明方法对罗丹明B依然有很好的降解率，具备实际应用的能力。本发明提供了一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，包括以下步骤：S1、称取一定量的HKUST-1和过一硫酸盐加入罗丹明B溶液中，得到混合溶液；S2、利用可见光照射步骤S1中的混合溶液，在可见光的作用下，所述混合溶液中的HKUST-1活化过一硫酸盐产生自由基来氧化降解罗丹明B。本发明方法中降解罗丹明B的步骤简单，材料易得不需进一步改性，对罗丹明B的降解效率高，绿色环保，经济实用。进一步的，所述步骤1中HKUST-1和PMS的质量比为0.5:1-5:1。进一步的，所述步骤1中HKUST-1和PMS的质量比为2:1。进一步的，所述步骤1中PMS选用过一硫酸钾和过一硫酸钠中的任一种。进一步的，所述步骤1中混合溶液的pH为3-11，本发明方法适用的pH范围广。进一步的，所述步骤2中可见光光源为卤钨灯，本发明方法中光源为可见光光源，使用成本低。进一步的，本发明方法在90分钟内对10mgL罗丹明B的降解率达到90％以上，降解效率高。与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：1本发明提出了一种便捷、高效、适合实际应用的降解地下水中罗丹明B的方法，即在可见光照射下，利用HKUST-1材料催化过一硫酸盐产生自由基进而氧化罗丹明B实现其降解；2本发明方法中无需对HKUST-1材料进行改性，避免了繁琐改性的步骤；相对于紫外光而言，可见光的使用也大大节约了能耗；同时在90分钟内，本发明方法中的HKUST-1、PMS和可见光体系对罗丹明B的降解达到了90％以上，且在3-11的广泛pH范围内，降解效果不受影响；在重复使用HKUST-1材料5次之后对罗丹明B仍有近80％的去除率。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。图1是本发明实施例中降解罗丹明B的流程图；图2是本发明实施例中加入不同质量比的HKUST-1和过一硫酸盐对罗丹明B降解的效果图；图3是本发明实施例中溶液不同初始pH对罗丹明B的降解效果图；图4是本发明实施例中不同循环次数下对罗丹明B的降解效果图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。以下实施例中，所用原料HKUST-1、PMS均为市售。实施例1一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、称取一定量的HKUST-1和PMS加入罗丹明B溶液中；该步骤具体为：配制罗丹明B溶液的浓度为10ppm，向上述100ml罗丹明B溶液加入HKUST-1和过一硫酸钾，加入过一硫酸钾的质量为0.02g，本实施例中不同实验加入的HKUST-1和过一硫酸钾的质量比如下表1所示，溶液的pH为5±0.2。表1加入的HKUST-1和过一硫酸钾的质量比HKUST-1：过一硫酸钾10.5:121:132:144:155:1S2、开启可见光光源，光照催化氧化降解罗丹明B。该步骤具体为：开启卤钨灯QVF135500W，光源为可见光400-800nm，对上述溶液光照240min催化氧化降解溶液中的罗丹明B。光照催化结束后，本实施例中不同实验下最终罗丹明B的浓度由紫外可见分光光度计DR2800,HACH检测，本实施例中加入不同质量比的HKUST-1和过一硫酸钾对罗丹明B降解效果如图2所示。从图2可以看出：随着HKUST-1加入量的增加，罗丹明B的降解效率有显著提升，但加入HKUST-1:过一硫酸钾的质量比提高到5:1时，便开始停滞甚至下降；同时，加入HKUST-1:过一硫酸钾的质量比值从2:1增加到4:1对罗丹明B的降解效果提升不大。综合考虑降解效果和节约能耗这两方面，选择最佳投加的质量比为HKUST-1：过一硫酸钾为2:1。实施例2一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、称取一定量的HKUST-1和PMS加入罗丹明B溶液中；该步骤具体为：配制罗丹明B溶液的浓度为10ppm，向上述100ml罗丹明B溶液加入0.04gHKUST-1和0.02g过一硫酸钾，本实施例中不同溶液的pH如下表2所示。表2本实施例中不同溶液的pH溶液pH1123354759611S2、开启可见光光源，光照催化降解罗丹明B。该步骤具体为：开启卤钨灯QVF135500W，光源为可见光400-800nm，对上述溶液光照120min催化氧化降解溶液中的罗丹明B。光照催化结束后，本实施例中不同实验下最终罗丹明B的浓度由紫外可见分光光度计DR2800,HACH检测，本实施例中溶液不同初始pH对罗丹明B的降解效果如图3所示；从图3可以看出：本实施例中使用的HKSUT-1和PMS材料再加上可见光能够在3-11的广泛pH范围对罗丹明B进行降解，即酸性3pH7和碱性7pH11条件都不会对氧化效果造成影响，本发明方法对罗丹明B降解的pH适用范围广。不过，需要指出的是本发明方法在pH为1的极度酸性条件下对罗丹明B的降解效果不太理想。实施例3一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，如图1所示，包括以下步骤：S1、称取一定量的HKUST-1和PMS加入罗丹明B溶液中；该步骤具体为：配制罗丹明B溶液的浓度为10ppm，向上述100ml罗丹明B溶液加入0.1gHKUST-1和0.02g过一硫酸钾，溶液的pH为5±0.2。S2、开启可见光光源，光照催化降解罗丹明B。该步骤具体为：开启卤钨灯QVF135500W，光源为可见光400-800nm，对上述溶液光照120min催化氧化降解溶液中的罗丹明B。上述第一次光照催化氧化降解溶液中的罗丹明B后，过滤溶液，收集加入溶液中的HKUST-1材料；将收集的HKUST-1和新加入0.02g过一硫酸钾再次加入100ml罗丹明B溶液，溶液罗丹明B浓度为10ppm；继续光照催化降解溶液中的罗丹明B。如此循环使用HKUST-1材料五次，循环效果如下表3和图4所示。表3不同循环次数下的罗丹明B的降解率罗丹明B降解率196.5％291.2％385.8％480.4％576.2％从表3和图4可以看出在循环使用HKUST-1材料五次后，本实施例方法中的HKUST-1、过一硫酸钾和可见光体系仍然能对罗丹明B的降解达到75％以上，表明本实施例方法中HKUST-1材料可重复使用，降低了成本。同时，在上述实施例1-3中利用自由基猝灭剂鉴定了体系中的主要氧化自由基为硫酸根自由基，其具备极高的氧化还原电位，能够高效氧化罗丹明B。本发明提出了一种便捷、高效、适合实际应用的降解罗丹明B的方法，即在可见光照射下，利用HKUST-1材料催化过一硫酸盐产生自由基进而氧化罗丹明B实现其降解。本发明方法中无需对HKUST-1材料进行改性，避免了繁琐改性的步骤；相对于紫外光而言，可见光的使用也大大节约了能耗；同时在90分钟内，本发明方法中的HKUST-1、PMS和可见光体系对罗丹明B的降解达到了90％以上，且在3-11的广泛pH范围内，降解效果不受影响；在重复使用HKUST-1材料5次之后对罗丹明B仍有近80％的去除率。在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、称取一定量的HKUST-1和过一硫酸盐加入罗丹明B溶液中,得到混合溶液；S2、利用可见光照射步骤S1中的混合溶液，在可见光的作用下，所述混合溶液中的HKUST-1活化过一硫酸盐产生自由基来氧化降解罗丹明B。2.根据权利要求1所述的一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，所述步骤S1中HKUST-1和过一硫酸盐的质量比为0.5:1-5:1。3.根据权利要求1所述的一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，所述步骤S1中HKUST-1和过一硫酸盐的质量比为2:1。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，所述步骤S1中过一硫酸盐选用过一硫酸钾和过一硫酸钠中的任一种。5.根据权利要求1所述的一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，所述步骤S1中混合溶液的pH为3-11。6.根据权利要求1所述的一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，所述步骤S2中利用卤钨灯发射可见光，可见光波长为400-800nm。7.根据权利要求1所述的一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法，其特征在于，在90分钟内对10mgL罗丹明B的降解率达到90％以上。

百度查询： 中国地质大学（武汉） 一种基于HKUST-1的降解罗丹明B的光催化氧化方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD