基本信息
- 项目名称：
- --新型可见光催化剂BiVO4降解中成药制药废水的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本论文是以玉林制药产生的废水为研究对象，利用对可见光具有吸收作用的BiVO4作催化剂，加入一定量的H2O2作为助氧化剂光降解制药废水，为制药废水的处理提供一种新的处理方法。光催化氧化法具有设备简单、操作条件易控制、非选择性的氧化有机污染物、运行费用低、无二次污染并且催化剂可回收利用等突出优点，利用光催化氧化技术在有机废水治理方面有着广阔的应用前景。
- 详细介绍：
- 本论文是以玉林制药产生的废水为研究对象，利用对可见光具有吸收作用的BiVO4作催化剂，加入一定量的H2O2作为助氧化剂光降解制药废水，为制药废水的处理提供一种新的处理方法。光催化氧化法具有设备简单、操作条件易控制、非选择性的氧化有机污染物、运行费用低、无二次污染并且催化剂可回收利用等突出优点，利用光催化氧化技术在有机废水治理方面有着广阔的应用前景。所以此研究对玉林乃至全国制药发展及环境保护具有重要的现实意义和应用价值。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文通过改进的水热法制备单斜晶相结构的BiVO4，并采用X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱、紫外可-见漫反射谱等对其结构进行表征。并将BiVO4应用于中成药制药废水的降解研究，通过正交试验确定催化剂用量、空气流量、溶液pH值、助氧化剂H2O2的加入等因素对废水光催化降解的影响主次顺序，从而确定降解废水的最佳工艺条件，为开发处理制药废水的新工艺提供参考。
科学性、先进性及独特之处
- 研究表明，BiVO4具有可见光催化分解水和降解有机污染物的能力，其响应光波长范围达到500nm之上，作为光催化材料在废水处理方面已展现出良好的可见光催化降解性能。使用光催化剂BiVO4来处理制药废水等实际废水的研究国内外还鲜见报道。使用光催化剂BiVO4来处理废水其能很好的利用太阳能源来做降解条件，可用资源丰富，该催化剂无毒，结构稳定常温下不发生任何变化，且操作简易。
应用价值和现实意义
- 本论文是以玉林制药产生的废水为研究对象，利用对可见光具有吸收作用的BiVO4作催化剂，加入一定量的H2O2作为助氧化剂光降解制药废水，为制药废水的处理提供一种新的处理方法。光催化氧化法具有设备简单、操作条件易控制、非选择性的氧化有机污染物、运行费用低、无二次污染并且催化剂可回收利用等突出优点，利用光催化氧化技术在有机废水治理方面有着广阔的应用前景。
学术论文摘要
- 以Bi(NO3) 3•5H2O和NH4VO3为原料，采用简单的水热法制备了新型可见光BiVO4催化剂，并用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)和紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis DRS)对产品进行了结构表征，并将其应用于光催化降解中成药制药废水降解反应中，通过正交试验和单因素分析，考察了催化剂用量，空气流量，溶液pH 值，助氧化剂对制药废水CODcr 去除率、脱色率的影响。实验结果表明，水热产品属于单斜晶系BiVO4，其带隙能为2.41eV，并具有良好的可见光催化活性。对于经10倍稀释的制药废水，BiVO4添加量为2.0g•L--1，通氧量为120L•h-1，助氧化剂H2O2添加量为1.0mL，不改变废水pH值，在400W金属卤化物灯离液面11cm照射反应180 min的条件下，制药废水的CODcr去除率为94.3%，脱色率为95.6%，得到了较好的降解。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 经专家评审，本论文已进入广西藏族自治区第五届“大学生挑战杯”决赛
参考文献
- [1] 谢祖芳, 陈渊, 梁达文, 等. 固体废弃物预处理中药制药废水的实验研究[J]. 应用化工, 2010, 39(7): 980-983. [2] 曾常华, 林波, 周百林. 内电解-两级生化法处理化工制药废水[ J]. 江西科学, 2006, 24( 5): 337-339. [3] 娄锦丽, 黄胜炎. 水解酸化预处理制药废水研究与应用现状及展望明[J]. 医药工程设计, 2006, 27(5): 62-64. [4] Hoffmann M R, Martin S T, Choi W et al. Environmental applications of semiconductor photocatalysis [J]. Chem Rev, 1995, 95(1): 69-96. [5] Xie B P, Zhang H X, Cai P X, etal. Simultaneous photocatalytic reduction of Cr(Ⅵ) and oxidation of phenol over monoclinic BiVO4 under visible light irradiation[J]. Chemosphere, 2006, 63(6): 956-963. [6] Liu J, Wang H , Wang S , et al. Hydrothermal preparation of BiVO4 powders[J]. Mater Sci Eng B, 2003, 104:36-39. [7] Yu J, Kudo A. Effects of st ructural variation on the photocatalytic performance of hydrothermally synthesized BiVO4[J]. Adv Funct Mater, 2006, 16: 2163-2169.
同类课题研究水平概述
- 制药废水是国内外较难处理的高浓度有机污水之一，也是我国污染最严重、最难处理的工业废水之一。制药废水的特点组成复杂，有机污染物种类多， BOD 和CODcr比值低且波动大，SS浓度高，同时水量波动大。在国内外已有不少学者从事制药废水的研究，传统的处理方法主要有：物理法、化学法、生化法，此外随着催化剂和纳米技术的发展也有很多学者采用纳米材料来做制药废水处理的研究，如TiO2降解制药废水的研究。在紫外光照射下加入2.0g/L的TiO2，降解3h COD去除率达80%，而在太阳光照射下加入2.5g/L的TiO2， 3h后COD去除率仅达86%，由此可见TiO2对太阳光的利用并不好。由于纳米 T i O2光催化材料擅长处理低浓度废水。因此，将纳米 TiO2光催化技术和传统水处理技术相结合可能是一个很好的发展方向，将环境污染物的净化处理局限于单独使用一种处理方法是不现实的。太阳光中的紫外线部分只占太阳光能量中4％，然而在整个太阳光能量中，可见光约占4 3％，同时在其使用过程中还存在光生电子 一空穴对复合、光催化量子效率低等，所以极大地限制了T i O2的广泛应用。 开发新型高效的可见光催化剂，及充分利用太阳能，将是光催化发展进一步走向实用化的必然趋势。BiVO4最近已经被认为是在可见光下光解水和处理有机污染物的最有效光催化剂之一 。BiVO4降解有机污染物的机理和TiO2类似，主要依赖于空穴(h+)，不过BiVO4的导带电位在0V，也就是说，它所产生的电子不同于TiO2，没那么容易被O2所捕获，增加了空穴和电子分离的难度。而对于光催化反应，捕获光激发产生的空穴，并与给体或受体发生作用才是有效的，而且光激发产生的电子和空穴的复合在10-9S甚至10-25S内才可以发生团。因此为使光催化反应能有效地进行，需要减少电子—空穴复合。否则，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内或表面复合并放出热能。有效地抑制电子—空穴复合问题至关重要。往往通过添加电子受体的方法解决以上问题。在众多的方法中还没有找到应用光催化剂BiVO4来处理制药废水的报导，足以见得利用新型可见光催化剂BiVO4降解制药废水是一种新的研究方法，在研究BiVO4具有光催化性能的基础上本文将其应用在制药废水上，通过实验证明该方法在制药废水处理方面效果很好。
