申請日2015.10.08

　　公開(公告)日2015.12.30

　　IPC分類號C02F1/30; C02F103/36; B01J23/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方法，利用陽極氧化法制備TiO2納米管陣列，然后再利用化學浴沉積法制備WO3-TiO2改性TiO2納米管陣列光催化劑，然后加入電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水，將WO3-TiO2改性TiO2納米管陣列光催化劑和Pt片置于廢水中并通過導線連接，不施加外部電壓，利用可見光對廢水進行光照處理，加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有效地克服了光生電子與空穴的復合問題，使得光催化劑對電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水的光催化活性得以大幅度提高。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方法，利用陽極氧化法制 備TiO2納米管陣列，然后再利用化學浴沉積法制備WO3-TiO2改性TiO2納米管陣 列光催化劑，其特征在于，

　　加入電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水，將WO3-TiO2改性TiO2納米管陣列光催化劑和 Pt片置于廢水中并通過導線連接，不需要外加電壓，利用可見光對廢水進行光照 處理，加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方 法，其特征在于，利用可見光對廢水進行光照處理時，光源為PLSSXE300C，光 照時間60～180min，電流強度為11.0～20.0A，光照強度為0.75～1.40×103W/m2。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方 法，其特征在于，光照時間優(yōu)選120min，電流強度優(yōu)選17.0A，光照強度優(yōu)選1.18 ×103W/m2。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方 法，其特征在于，利用可見光對廢水進行光照處理時，還向電解液中加入濃度為 0.2M的硫酸鈉。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方 法，其特征在于，利用可見光對廢水進行光照處理時，光源為PLSSXE300C，光 照時間60～180min，電流強度為11.0～20.0A，光照強度為0.75～1.40×103W/m2。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方 法，其特征在于，光照時間優(yōu)選120min，電流強度優(yōu)選17.0A，光照強度優(yōu)選1.18 ×103W/m2。

　　說明書

　　一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及光化學催化領(lǐng)域，尤其是涉及一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水 光降解速率的方法。

　　背景技術(shù)

　　能源與環(huán)境一直是關(guān)系人類生存與發(fā)展的重要課題，工業(yè)的迅猛發(fā)展對電力的 需求量也日益劇增，我國現(xiàn)在電力供應(yīng)仍以火電為主。作為火力發(fā)電的重要部分， 電廠鍋爐每3～4年需要清洗一次，以提高鍋爐的工作效率及使用壽命。檸檬酸是一 種易溶于水的有機酸，因其腐蝕性小、毒性小、易保存運輸?shù)葍?yōu)點常常用于電廠鍋 爐的化學清洗。產(chǎn)生的電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水往往具有極強的酸性、CODCr值上 萬mg/L。目前，對這類廢水的處理方法有化學氧化法、焚燒法、生化法和反滲透。 這些處理方法中，各方法較少單獨使用，一般都與其他處理工藝聯(lián)合使用。

　　光催化氧化法是近年來發(fā)展起來的一種高級氧化技術(shù)，是通過光催化劑在光照 下產(chǎn)生的一系列光生載流子的傳遞而產(chǎn)生具有強氧化性的HO·來氧化有機污染 物。該方法具有綠色、高效、污染物降解徹底、無二次污染等優(yōu)點，在環(huán)保領(lǐng)域的 應(yīng)用引起了人們的極大興趣。其主要問題是在光催化反應(yīng)過程中，會光生電子與空 穴的復合，從而降低了其氧化能力。

　　中國專利CN103130368A公開了一種快速降解電廠檸檬酸鍋爐清洗廢水的處 理方法，包括以下步驟：向電廠檸檬酸鍋爐清洗廢水中加入吸附飽和的活性炭;調(diào) 節(jié)電廠檸檬酸鍋爐清洗廢水的pH值為3.00～3.10;將調(diào)節(jié)好pH值的電廠檸檬酸 鍋爐清洗廢水置于太陽光照下，并以200～300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌;逐滴向電廠檸檬 酸鍋爐清洗廢水中緩慢加入30wt%的過氧化氫;每隔1h測定電廠檸檬酸鍋爐清洗 廢水的pH值并將其調(diào)節(jié)至3.60～3.80;電廠檸檬酸鍋爐清洗廢水的C0DCr在光照 4～8h后下降45～55%，電廠檸檬酸鍋爐清洗廢水得到快速降解。該專利是通過向 廢水中滴加過氧化氫來對廢水進行處理。但是該方法需逐滴加入過氧化氫，操作繁 瑣，且方法沒有創(chuàng)新性。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種加速電廠鍋 爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方法。

　　本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

　　一種加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率的方法，利用陽極氧化法制備 TiO2納米管陣列光催化劑，然后再利用化學浴沉積法制備WO3-TiO2改性TiO2納米 管陣列光催化劑，然后加入電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水，將WO3-TiO2改性TiO2納米 管陣列光催化劑和Pt片置于廢水中并通過導線連接，不外加電壓，利用可見光對 廢水進行光照處理，加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光降解速率。

　　利用可見光對廢水進行光照處理時，光源為PLSSXE300C，光照時間 60～180min，電流強度為11.0～20.0A，光照強度為0.75～1.40×103W/m2。

　　優(yōu)選地，光照時間為120min，電流強度為17.0A，光照強度為1.18×103W/m2。

　　利用可見光對廢水進行光照處理時，還向電解液中加入濃度為0.2M的硫酸鈉， 此時采用的光源為PLSSXE300C，光照時間60～180min，電流強度為11.0～20.0A， 光照強度為0.75～1.40×103W/m2。

　　優(yōu)選地，光照時間為120min，電流強度為17.0A，光照強度為1.18×103W/m2。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用新型光催化體系加速電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水光 降解速率的機理是：TiO2具有較好的光催化活性，TiO2的外層具有特殊的電子結(jié) 構(gòu)，它的能帶結(jié)構(gòu)通常是由一個充滿電子的低能價帶和一個空的高能價帶構(gòu)成。這 兩個能帶之間的區(qū)域稱為禁帶，當具有大于該帶隙能的光照射時，價帶上的電子會 躍遷到導帶上，從而形成空穴/電子對，所產(chǎn)生的h+將吸附在TiO2顆粒表面的OH-和H2O分子氧化成·OH�！�OH為強氧化劑，能夠氧化電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水。 但在光催化反應(yīng)過程中，光生電子與空穴的復合問題在很大程度上影響了其氧化能 力。

　　在WO3-TiO2復合體系中，TiO2是一種n型半導體，禁帶能為3.2eV，被激發(fā) 時產(chǎn)生的光生電子(e-)的密度遠遠大于空穴(h+)的密度，光生載流子主要為e-; WO3是一種p型半導體，禁帶能為2.8eV，被激發(fā)時產(chǎn)生的空穴(h+)密度遠大于 光生電子(e-)的密度，光生載流子主要為h+。WO3的價帶(VB)和導帶(VB) 位置均位于TiO2的能帶位置之上，當復合體系受到激發(fā)光照射時，由于所處能級 的能量差異，WO3價帶上的h+向TiO2的價帶遷移;同時，TiO2產(chǎn)生的電子躍遷至 TiO2的導帶之后向WO3的導帶上遷移。這使得復合體系產(chǎn)生的電子/空穴對(e-/h+) 得以有效地分離。而管式形貌的TiO2具有更大的比表面積和更強的吸附能力;其 獨特的中空管式結(jié)構(gòu)能夠為光生電子的傳輸提供通道，一定程度上也可以減小了光 生電子空穴的復合幾率，提高了催化活性。

　　WO3-TiO2改性TiO2納米管陣列與Pt片相連后，由于體系內(nèi)電勢差的存在，驅(qū) 動光生電子從光陽極通過外電路遷移至Pt片，有效地克服了光生電子與空穴的復 合問題，使得光催化劑對電廠鍋爐檸檬酸酸洗廢水的光催化活性得以大幅度提高。

　　通過加入硫酸鈉溶液，插入WO3-TiO2改性TiO2納米管陣列與Pt片，并用導 線連接WO3-TiO2改性TiO2納米管陣列光催化劑與Pt片，并且結(jié)合本申請采用的 可見光、光照時間、強度，可以大幅度提高廢水降解速率。