本发明涉及水处理领域，更具体地，涉及一种磁催化处理有机废水的方法。
背景技术：
当前，水污染问题日趋严重，尤其是随着化学合成工业的迅猛发展，废水中出现大量新的有毒害难降解的有机化学物质，包括挥发性卤代烃、多环芳烃等。这些难降解有机污染物对环境污染十分严重，所以对含这些有机污染物的废水进行有效的处理是极为必要的。
目前常用的高级氧化技术是利用光、热、催化剂及氧化剂的协同作用，在反应体系中产生活性极强的自由基，以此降解有机污染物。但这类反应通常需要加入额外的化学试剂，如有些反应在一定ph下才能发挥正常作用，因此当反应环境的ph不符合要求时，需要投加酸碱来调节，而在氧化反应完成之后，则需要投加酸碱来中和，以使得出水的ph能够达标，然而在废水中投加酸、碱将会导致废水的出水盐度大幅度增大，从而造成废水的二次污染。
因此开发环保节能的新处理方法成为当前废水处理研究领域的重要课题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种磁催化处理有机废水的方法。
本发明提供的磁催化处理有机废水的方法，包括：向所述有机废水中加入磁催化剂，然后将含有所述磁催化剂的废水置于交变磁场中进行辐照处理。
本发明采用交变磁场作用于磁催化剂产生电子和空穴，电子具有强的还原性，而空穴具有强的氧化性，所以能催化降解多种类型的有机污染物。本发明的方法无化学试剂添加，耗能低，降解率高，便于大规模应用。另外，对比于电催化降解，该方法是非接触式的催化降解；对比于光催化，该方法不要求透光性能；并且催化剂稳定，易分离，所以本发明的方法具有广阔的实用前景。
进一步地，所述交变磁场的强度为0.001-3t，频率为10-500khz，所述辐照处理的时间为5秒-1小时。
优选地，所述交变磁场的强度为0.05-1t，频率为100-300khz，所述辐照处理的时间为30秒-30分钟。
进一步地，所述辐照处理结束后再将含有磁催化剂的废水放置10分钟-5天。经过本发明的处理后，有机废水中有机污染物的降解率达到90％以上。
进一步地，所述磁催化剂为磁性物质和导电体组成的混合物或复合物。混合物即为两种物质经物理混合而得；复合物为两种物质所形成的结合体，两种物质之间有一定的键合或是有特定的结构关系，例如包覆等。所述磁性物质为软磁体、铁磁体或亚铁磁体，包括但不限于零价铁、钴、镍单质，铁磁性金属铁钴镍的氧化物、氢氧化物、磷化物、硼化物等，以及各类铁氧体中的一种或多种；所述磁性物质优选为铁氧体。所述导电体为导电碳、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、具有导电性的碳化物、硫化物中的一种或多种，优选为石墨烯。
进一步地，所述磁催化剂中所述磁性物质与所述导电体的质量比为1:10-10:1，优选为1:1-8:1。
在本发明一个优选实施方式中，所述磁催化剂具有三明治结构，其中上下层均为所述磁性物质，中间层为所述导电体，相邻层之间紧密贴合。
磁催化剂具有三明治结构可以促进磁生电子和空穴的分离，有效分解水中有机污染物，同时具有良好的稳定性和生物安全性，是非常理想的水处理材料，可广泛应用于各种水处理领域。
更优选地，所述磁催化剂的厚度为0.01-200微米，横向最大尺寸为0.1-1000微米。
本发明中所述磁催化剂的制备方法，可以为共沉淀法、水热法、溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法或固相反应法。优选地，所述制备方法为共沉淀法或水热法。
本发明中有机废水可为工业废水、农业废水、生活废水、医疗废水等。
进一步地，所述磁催化剂在所述有机废水中的添加量为0.1-10g/l。
本发明的磁催化处理方法有利于磁生电子和空穴的分离，具有很高的有机污染物处理效率，所用磁催化剂具有良好的稳定性和生物安全性，且制备简单。因此本发明的方法是非常理想的水处理方法，高效简单、无二次污染，可广泛应用于各种水处理领域。
附图说明
图1为本发明实施例磁催化处理有机废水的示意图；
图2为本发明实施例1中磁催化剂的形貌扫描电镜表征结果(sem)；
图3为本发明实施例1中磁催化剂的形貌透射电镜表征结果(tem)；
图4为本发明实施例1磁催化处理水中甲基蓝的结果；
图5为本发明实施例2磁催化处理水中罗丹明b的结果。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种磁催化处理有机废水的方法，具体包括：向10ml有机废水中加入10mg磁催化剂，然后将含有磁催化剂的废水置于强度为0.1t、频率为300khz的交变磁场中进行辐照处理5分钟(示意图如图1所示)，辐照结束后再放置该有机废水-磁催化剂混合物12小时。
其中有机废水为含有甲基蓝的水溶液，浓度为20mg/l。
磁催化剂为钴铁氧体-石墨烯-钴铁氧体三明治结构，上、中、下三层厚度分别为100nm-1nm-100nm，各层之间紧密贴合，所述磁催化剂的横向最大尺寸为20微米。其制备方法为共沉淀法。
该磁催化剂的sem图和tem图分别如图2和3所示，从图中可以看出该磁催化剂片层均匀致密平整，其厚度约为200纳米。
分别测定处理前后溶液的吸收值，采用紫外可见近红外分光光度计，测试样品吸光度，扫描范围200-800nm，结果如图4所示，可以看出甲基蓝降解率达到99.9％。
实施例2
本实施例提供一种磁催化处理有机废水的方法，具体包括：向10ml有机废水中加入10mg磁催化剂，然后将含有磁催化剂的废水置于强度为0.1t、频率为300khz的交变磁场中进行辐照处理2分钟，辐照结束后再放置该有机废水-磁催化剂混合物24小时。
其中有机废水为含有罗丹明b的水溶液，浓度为10mg/l。
磁催化剂为钴铁氧体-碳化钛复合物，采用共沉淀法制备，其中钴铁氧体与碳化钛的质量比为8:1，其结构为铁氧体-碳化钛-铁氧体三明治结构，。
分别测定处理前后溶液的吸收值，结果如图5所示，可以看出罗丹明b降解率达到约98％。
实施例3
本实施例提供一种磁催化处理有机废水的方法，具体包括：向10ml有机废水中加入1mg磁催化剂，然后将含有磁催化剂的废水置于强度为3t、频率为10khz的交变磁场中进行辐照处理5秒，辐照结束后再放置该有机废水-磁催化剂混合物5天。结果罗丹明b降解率为96％。
其中有机废水同实施例2。
磁催化剂为铁单质-硫化钼复合物，其中铁单质与硫化钼的质量比为1:1。
实施例4
本实施例提供一种磁催化处理有机废水的方法，具体包括：向10ml有机废水中加入100mg磁催化剂，然后将含有磁催化剂的废水置于强度为0.01t、频率为500khz的交变磁场中进行辐照处理10秒，辐照结束后再放置该有机废水-磁催化剂混合物3天。结果罗丹明b降解率约为94％。
其中有机废水同实施例2。
磁催化剂为磷化钴-碳纳米管复合物，其中磷化钴与碳纳米管的质量比为10:1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
技术特征：
1.一种磁催化处理有机废水的方法，其特征在于，包括：向所述有机废水中加入磁催化剂，然后将含有所述磁催化剂的废水置于交变磁场中进行辐照处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交变磁场的强度为0.001-3t，频率为10-500khz，所述辐照处理的时间为5秒-1小时。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述交变磁场的强度为0.05-1t，频率为100-300khz，所述辐照处理的时间为30秒-30分钟。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述辐照处理结束后再放置10分钟-5天。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述磁催化剂为磁性物质和导电体组成的混合物或复合物；所述磁性物质为软磁体、铁磁体或亚铁磁体，包括但不限于零价铁、钴、镍单质，铁磁性金属的氧化物、氢氧化物、磷化物、硼化物，以及铁氧体中的一种或多种；所述导电体为导电碳、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳化物、硫化物中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁催化剂中所述磁性物质与所述导电体的质量比为1:10-10:1。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述磁催化剂具有三明治结构，其中上下层均为所述磁性物质，中间层为所述导电体，相邻层之间紧密贴合。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述磁催化剂的厚度为0.01-200微米，横向最大尺寸为0.1-1000微米。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁催化剂在所述有机废水中的添加量为0.1-10g/l。
技术总结
本发明提供一种磁催化处理有机废水的方法，所述方法包括：向所述有机废水中加入磁催化剂，然后将含有所述磁催化剂的废水置于交变磁场中进行辐照处理。进一步地，所述交变磁场的强度为0.001‑3T，频率为10‑500KHz，所述辐照处理的时间为5秒‑1小时。本发明的磁催化处理方法有利于磁生电子和空穴的分离，具有很高的有机污染物处理效率，所用磁催化剂具有良好的稳定性和生物安全性，且制备简单。因此本发明的方法是非常理想的水处理方法，高效简单、无二次污染，可广泛应用于各种水处理领域。
技术研发人员：李彬;孟世明;杨树斌
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：.11.26
技术公布日：.02.28
