申請日2016.05.19
公開(公告)日2016.10.12
IPC分類號B01J23/10; C02F1/30
摘要
本發(fā)明提供一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，用簡單易行的溶膠‑凝膠法制備多孔質(zhì)納米二氧化鈦，稀土作為摻雜金屬對納米二氧化鈦進行改性，制備得到多孔質(zhì)的稀土摻雜納米二氧化鈦凝膠，將凹凸棒土均勻地混合在凝膠中，在烘箱中將凝膠烘干后進行研磨煅燒。本發(fā)明制備的光催化劑有效地拓展了 TiO2對光波長的響應(yīng)范圍，增加了光催化劑的光電轉(zhuǎn)化效率和光催化活性，而且TiO2的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)合凹凸棒石獨特的晶體結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明光催化劑具有陽離子可交換性、吸附脫色性，有利于光催化劑的重復(fù)利用，降低催化劑成本。此外，該光催化劑的制備方法簡單易行，有利于工業(yè)化的推廣。
權(quán)利要求書
1.一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：包括步驟：
(1)室溫下，將鈦酸四丁酯10～20份與無水乙醇按40～80份的比例混合形成A溶液;
(2)取去離子水65～75份與無水乙醇80～90份混合，并滴加稀鹽酸，使pH值保持在大約3-4，形成溶液B;
(3)將然后將30～50份的A溶液滴入80～120份的B溶液，然后再滴加3～10wt%的聚合物水溶液，同時加入稀土3～6份，攪拌2.5～4h，得到濕凝膠;
(4)將55～65份的凹凸棒土與90～105份的濕凝膠充分?jǐn)嚢杌旌?0min得混合濕凝膠;
(5)將加入凹凸棒土后的混合濕凝膠在烘箱中于75～85℃下烘干3～5h，去除多余的溶劑和水得烘干混合凝膠;
(6)將混合干凝膠研磨后放入坩堝中在馬弗爐中煅燒，得復(fù)合光催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中滴加的稀鹽酸的濃度為8～12wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑及其制備方法，其特征在于：所述步驟(3)聚合物水溶液為聚乙烯醇或聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。
4.如權(quán)利要求1所述的一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中加入的稀土為氧化釔或碳酸鈰。
5.如權(quán)利要求1所述的一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中混合干凝膠的煅燒溫度為280～520℃。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中混合干凝膠的煅燒溫度為400℃。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中混合干凝膠的煅燒時間為3～4h。
說明書
一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，屬于羊毛面料印染廢水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，單一純棉、純毛、蠶絲、化纖產(chǎn)品已不能滿足人們對面料既要美觀又要保暖、滑爽等各種功能的要求。羊毛面料結(jié)合了棉織物有優(yōu)良的手感和服用性和毛織物細柔、吸濕、保暖等特點，隨著羊毛面料的出現(xiàn)，羊毛面料印染也進入了高速發(fā)展期，設(shè)備和技術(shù)水平明顯提升，生產(chǎn)工藝和設(shè)備不斷更新?lián)Q代，然而羊毛面料的羊毛面料印染廢水隨之產(chǎn)生，此類羊毛面料印染廢水成分復(fù)雜，色度大，濃度高，難降解物質(zhì)多，COD值高，水質(zhì)多變。
目前，國內(nèi)的羊毛面料印染廢水處理手段主要有的物理處理法、生物處理法、化學(xué)處理法或其中兩種或者三種處理法相結(jié)合。其中化學(xué)處理法的光催化氧化降解技術(shù)因其可以在溫和的環(huán)境下對有機污染物能進行快速有效的降解，不產(chǎn)生二次污染而備受關(guān)注。
納米微粒是指尺寸為納米量級(10-9m)的超微顆粒，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粒，粒徑一般在1～100nm之間。由于納米微粒有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等基本特性，使得納米微粒以及納米材料具有常規(guī)微粒和常規(guī)材料沒有的獨特的光、電、磁、熱以及催化性能。其中TiO2是一種附加值很高的功能精細無機納米材料，被廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。但由于二氧化鈦半導(dǎo)體禁帶寬度為3.2eV，只有在波長小于387nm紫外光激發(fā)下，才能產(chǎn)生光催化降解有機物的光生電子與空穴，對可見光的利用效率很低，且光生電子-空穴對復(fù)合率高，光量子效率較低，實際光催化活性不高。其次納米TiO2粉末極易團聚，親水性強，難以固液分離回收;TiO2的吸附性性能差，所以通過對TiO2進行金屬摻雜改性，以及將TiO2負(fù)載在吸附性能好的載體上，可以達到其光催化降解羊毛面料印染廢水的良好性能，以往專利或技術(shù)文獻對TiO2金屬摻雜改性有所報道，但未見稀土對其進行摻雜改性的相關(guān)報道。亦未見凹凸棒土作為其納米TiO2催化劑載體的相關(guān)報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于羊毛面料印染廢水處理的光催化劑的制備方法，該光催化劑的制備方法簡單，且該光催化劑用于羊毛面料印染廢水的處理，其CODcr去除率和脫色率均良好。
本發(fā)明提供一種處理羊毛面料印染廢水的光催化劑的制備方法，其特征在于：包括步驟：
(1)室溫下，將鈦酸四丁酯10～20份與無水乙醇按40～80份的比例混合形成A溶液;
(2)取去離子水65～75份與無水乙醇80～90份混合，并滴加稀鹽酸，使pH值保持在大約3-4，形成溶液B;
(3)將然后將30～50份的A溶液滴入80～120份的B溶液，然后再滴加3～10wt%的聚合物水溶液，同時加入稀土3～6份，攪拌2.5～4h，得到濕凝膠;
(4)將55～65份的凹凸棒土與90～105份的濕凝膠充分?jǐn)嚢杌旌?0min得混合濕凝膠;
(5)將加入凹凸棒土后的混合濕凝膠在烘箱中于75～85℃下烘干3～5h，去除多余的溶劑和水得烘干混合凝膠;
(6)將混合干凝膠研磨后放入坩堝中在馬弗爐中煅燒，得復(fù)合光催化劑。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中滴加的稀鹽酸的濃度為8～12wt%。
優(yōu)選地，所述步驟(3)聚合物水溶液為聚乙烯醇或聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。
優(yōu)選地，所述步驟(3)中加入的稀土為氧化釔或碳酸鈰。
優(yōu)選地，所述步驟(6)中混合干凝膠的煅燒溫度為280～520℃。
優(yōu)選地，所述步驟(6)中混合干凝膠的煅燒溫度為400℃。
優(yōu)選地，所述步驟(6)中混合干凝膠的煅燒時間為3～4h。
本發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明采用少量的稀土對納米二氧化鈦進行摻雜改性，很大程度上減小了TiO2的禁帶寬，有效地拓展了TiO2對光波長的響應(yīng)范圍，提高了對可見光的響應(yīng)，進而增加了光催化劑的光電轉(zhuǎn)化效率和光催化活性。
(2)選用凹凸棒土作為負(fù)載載體，由于凹凸棒土具有特殊的鏈層狀結(jié)構(gòu)，棒狀晶體細長且晶體內(nèi)部具有多孔道結(jié)構(gòu)、外表面凹凸相間，內(nèi)表面積很大，有良好的吸附和離子交換吸附性，在使用本發(fā)明制備的光催化劑進行羊毛面料印染廢水的降解時，凹凸棒土能利用其高吸附性能把污染物吸附到光催化劑上，從而獲得良好的降解反應(yīng)率。
(3)以加熱或以化學(xué)劑加以處理即可使凹凸棒土重生循環(huán)使用，將納米TiO2粉末負(fù)載在凹凸棒土上，解決了TiO2粉末極易團聚，親水性強，難以固液分離回收的問題。
