一種脫色劑及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種無機(jī)脫色劑的制備及其對有機(jī)染料分子的脫色處理。
【背景技術(shù)】
[0002]印染廢水成分復(fù)雜、主要是以芳烴和雜環(huán)化合物為母體，并帶有顯色基團(tuán)(如-N=N-,-N = O)及極性基團(tuán)(如-S03Na、-0H、-NH2)，濃度高、色度高、毒性大、難降解物質(zhì)多。目前，污水處理單位處理污水一般采用:“物化沉淀(或氣浮)+厭氧(或兼氧)+好氧+物化沉淀”的組合工藝，不僅通過絮凝有效去除40%以上的COD和其它如懸浮物、氨氮等，同時(shí)，這種工藝也能具有一定的脫色作用。但是此類廢水經(jīng)生化處理仍帶有較深色度，難以達(dá)標(biāo)排放。因此，脫色是印染廢水處理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通常采用吸附處理方法對染料進(jìn)行脫色，常用的吸附劑有活性炭、樹脂、礦物、廢棄物等。但是，這些方式處理成本高，吸附容量低、親合力差、易受到染料廢水中無機(jī)鹽的影響和吸附飽和后如何處置的問題。因此開發(fā)一種生產(chǎn)成本和使用成本較低的新型污水廢水脫色劑，可以根據(jù)不同出水的色度，在控制成本最低的情況下，使廢水污水出水色度明顯消去，并且能達(dá)到國家排放的標(biāo)準(zhǔn)具有重要的意義。
[0003]二維層狀過渡金屬硫化物(TMDs)具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及力學(xué)性能，近年來得到了廣泛的關(guān)注。其中硫化鉬具有類石墨烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，金屬M(fèi)o原子層被兩個(gè)S原子層夾在中間，形成典型的三明治結(jié)構(gòu)，其層內(nèi)通過很強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，層與層之間則以較弱的范德華力結(jié)合，是一種典型的無機(jī)層狀化合物。MoS2以其奇特的性能成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域如場效應(yīng)晶體管、催化、氣敏、鋰離子電池等方面得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是納米尺寸的MoS2,晶體邊緣的不飽和鍵具有較高的化學(xué)活性使其在很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]經(jīng)檢索可知，未發(fā)現(xiàn)采用無機(jī)層狀過渡金屬硫化鉬及其復(fù)合材料對有色染料分子脫色的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對印染廢水面臨的達(dá)標(biāo)排放的實(shí)際需求，提供了一種污水廢水高效脫色劑，其制備方法合理簡單，生產(chǎn)的脫色劑性能穩(wěn)定，脫色性能好。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種脫色劑，該脫色劑為層狀過渡金屬硫化鉬(MoS2)，MoS2S超薄納米片層結(jié)構(gòu)，片狀直徑為50?400nm，厚度為2?20nm，比表面積為5m2/g?80m2/g。復(fù)合脫色劑為MoS2/金屬氧化物、MoS2/碳化物、MoS2/氮化物。
[0008]其中，金屬氧化物為SnO2,氮化物為C3N4,碳化物為SiC。所述氧化物、碳化物、氮化物材料為將尺寸為1nm?10 μ m的粉體在溶劑中超聲分散5min?2h，得到濃度為0.01?20g/L的懸濁液。
[0009]所述的脫色劑的制備方法，包括如下步驟:鉬無機(jī)鹽與硫無機(jī)鹽按照原料中鉬與硫的摩爾比為1:1?1: 10，溶解于溶劑中，然后按照Mo:表面活性劑的摩爾比為1: O?1:2加入表面活性劑，攪拌混合均勻，放入水熱反應(yīng)釜中后再放入馬弗爐中，水熱反應(yīng)的填充度為25%?45%，在140-200°C下反應(yīng)18_24h后，自然冷卻得到混合液，將懸濁液離心分離、洗滌、干燥，得到MoSJ^色劑。所述的表面活性劑為PEG、六次甲基四胺或十二烷基硫酸鈉。
[0010]所述的復(fù)合脫色劑的制備方法，包括如下步驟:(I)將金屬氧化物，氮化物，碳化物溶于去離子水，超聲分散后得到懸濁液；(2)將鉬無機(jī)鹽與硫無機(jī)鹽溶解于上述懸濁液中，攪拌均勻，放入水熱反應(yīng)釜中后再放入馬弗爐中，水熱反應(yīng)的填充度為25 %?45 %，在140-200°C下反應(yīng)18-24h后，自然冷卻得到懸濁液，將混合液離心分離、洗滌、干燥，得到MoSJ^色劑。
[0011]所述的鉬無機(jī)鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨；所述的硫無機(jī)鹽為硫脲或硫代乙酰胺。
[0012]上述步驟中，得到的混合液產(chǎn)物經(jīng)3000r/min?10000r/min離心分離后，依次采用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌三次，得到的脫色劑產(chǎn)物在30°C?100°C干燥溫度即可得到MoSJ^色劑。
[0013]所述的脫色劑或復(fù)合脫色劑的脫色方法，具體步驟為將所述脫色劑按0.lg/L?100g/L的比例投加到濃度為10?1000mg/L的有機(jī)染料水溶液中進(jìn)行脫色反應(yīng)，反應(yīng)在室內(nèi)自然光或黑暗條件下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為10°C?40°C，反應(yīng)時(shí)間為O?5h，即可完成脫色。
[0014]所述的有機(jī)染料水溶液為含有亞甲基藍(lán)或羅丹明B的有毒有機(jī)污染物；或者含有類似于亞甲基藍(lán)或羅丹明B結(jié)構(gòu)的有毒有機(jī)污染物。在室溫條件下，對亞甲基藍(lán)和羅丹明B的脫色時(shí)間僅為3min和20min，顯然脫色劑對亞甲基藍(lán)具有更好地脫色性能。本發(fā)明的有益效果為:該方法以無機(jī)鹽為原料，制備工藝間接合理，制作成本較低，無需熱處理、產(chǎn)率高、對環(huán)境無污染，易產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。用該方法制備出的脫色劑具有超薄納米片層結(jié)構(gòu)，活性高、形貌可控。本方法制備的脫色劑所生產(chǎn)的脫色劑性能穩(wěn)定，吸附性能好，脫色后的污水能達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，能較好的降低企業(yè)的治污成本。因此，就綜合吸附特性及開發(fā)前景而言，該無機(jī)材料脫色劑將會成為潛力巨大的脫色材料。
【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1的MoS2的掃描電鏡觀察圖。
[0016]圖2為實(shí)施例1的MoS2對亞甲基藍(lán)溶液的脫色效果圖。
[0017]圖3為實(shí)施例4MoS2的掃描電鏡觀察圖。
[0018]圖4為實(shí)施例6對羅丹明B溶液的脫色效果圖。
[0019]圖5為重復(fù)利用性能實(shí)驗(yàn)對亞甲基藍(lán)溶液的脫色率。
【具體實(shí)施方式】
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[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]DMoS2脫色劑的制備:將1.236g的鉬酸銨、2.284g的硫脲、依次溶解于35ml的去離子水中攪拌30min得到透明溶液；將透明溶液轉(zhuǎn)移到50ml的水熱反應(yīng)釜中，再將反應(yīng)釜放入馬弗爐，在180°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)24h，反應(yīng)后冷卻，將所得產(chǎn)物經(jīng)8000r/min進(jìn)行離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物置于50°C烘箱中干燥即得本品脫色劑MoS2。制備的MoSJ^色劑的XRD和SEM圖譜如圖1，2所示，從中可以看出MoS 2脫色劑純的單一相結(jié)構(gòu)，超薄納米片厚度為5-10nm，直徑為100?200nm，比表面積測試所得MoSjA色劑的比表面積為13.8m2/go
[0023]2)將步驟⑴中制備的1必2取5mg投入到20ml濃度為20mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中，在室溫下攪拌3min進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn)。每隔一定時(shí)間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中亞甲基藍(lán)分子的濃度。通過測定溶液在最大吸收波長^65nm)的吸光度來判斷溶液脫色情況。經(jīng)過15s的反應(yīng)溶液顏色褪去93%以上，3min后脫色率可達(dá)99.9%(如圖3所示)。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]l)MoS2/Sn02脫色劑的制備:將平均粒徑為50nm的0.8g的SnO2納米粉體置于30ml的去離子水中，超聲分散30min，得到乳白色的懸濁液；
[0026]2)將0.618g的鉬酸銨、1.142g的硫脲、溶解于上述懸濁液中攪拌30min ;將透明溶液轉(zhuǎn)移到50ml的水熱反應(yīng)釜中，再將反應(yīng)釜放入馬弗爐，在160°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)24h，反應(yīng)后冷卻，將所得產(chǎn)物經(jīng)8000r/min進(jìn)行離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物置于70°C烘箱中干燥即得本品脫色劑MoS2/Sn02，產(chǎn)物中此&的質(zhì)量百分比為34%，比表面積測試所得復(fù)合脫色劑的比表面積為16.4m2/go
[0027]3)將步驟(2)中制備的1032/31102取50mg投入到50ml濃度為200mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中，在室溫下攪拌2h進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn)。每隔一定時(shí)間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中亞甲基藍(lán)分子的濃度。通過測定溶液在最大吸收波長^65nm)的吸光度來判斷溶液脫色情況。經(jīng)過15min的反應(yīng)溶液顏色褪去91%以上。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]1)MoS2/C3N4脫色劑的制備:將平均粒徑為35nm的0.5g的C 3N4納米粉體置于40ml的去離子水中，超聲分散30min，得到淡黃色的懸濁液；
[0030]2)將0.242g的鉬酸鈉、1.5g的硫脲、溶解于上述懸濁液中攪拌20min ;將透明溶液轉(zhuǎn)移到50ml的水熱反應(yīng)釜中，再將反應(yīng)釜放入馬弗爐，在160°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)后冷卻，將所得產(chǎn)物經(jīng)9000r/min進(jìn)行離心分離、分別用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，所得產(chǎn)物置40°C烘箱中干燥即得本品脫色劑MoS2/C3N4，產(chǎn)物中MoSj^質(zhì)量百分比為21 %，比表面積測試所得復(fù)合脫色劑的比表面積為25.7m2/go
[0031]3)將步驟⑵中制備的MoS2/C3N4取80mg投入到10ml濃度為300mg/L的亞甲基藍(lán)溶液中，在室溫下攪拌4h進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn)。每隔一定時(shí)間取出溶液，離心，用紫外可見分光光度計(jì)分析上層溶液中亞甲基