申請日2013.12.17
公開(公告)日2014.04.02
IPC分類號C25B1/00; B01J37/34; B01J21/06
摘要
本發(fā)明公開了一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法，所述制備步驟如下：選取貴金屬金片或鉑片為陽極，等面積無涂層的301不銹鋼片或鋁片作為陰極;依次用洗衣粉、丙酮及乙醇對陽極除油，并用丙酮、無水乙醇和去離子水分別超聲15分鐘，干燥，備用;用4#金相砂紙對陰極極板進(jìn)行打磨，依次用洗衣粉、丙酮、無水乙醇洗滌陰極極板除油，再放入鹽酸和乙醇體積比為1∶1的混合溶液中腐蝕1～5分鐘，用丙酮、無水乙醇和去離子水分別超聲15分鐘，干燥，備用。本發(fā)明利用制革加工中鈦鞣廢水設(shè)計(jì)制備的TiO2為純銳鈦礦型光催化劑具有光熱穩(wěn)定性好，活性高，可多次重復(fù)使用，對難降解的染料廢水有良好的降解效果。
權(quán)利要求書
1.一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法，其特征在于，所述制備 步驟如下：
(1)選取貴金屬金片或鉑片為陽極，等面積無涂層的301不銹鋼片或鋁 片作為陰極;
(2)依次用洗衣粉、丙酮及乙醇對陽極除油，并用丙酮、無水乙醇和去離 子水分別超聲15分鐘，干燥，備用;
(3)用4#金相砂紙對陰極極板進(jìn)行打磨，依次用洗衣粉、丙酮、無水乙 醇洗滌陰極極板除油，再放入鹽酸和乙醇體積比為1∶1的混合溶液中腐蝕1～ 5分鐘，用丙酮、無水乙醇和去離子水分別超聲15分鐘，干燥，備用;
(4)將步驟(2)所得的陽極板和步驟(3)所得的陰極板放置在已有白 濕皮鈦鞣廢水，或復(fù)鞣廢水作為電解液的無隔膜的電解槽中，兩極相距40mm， 控制電壓4～12V，電解槽溫度控制在20～30℃，電解時(shí)間為10～30min，得白 色沉淀;
(5)將步驟(4)所得的白色沉淀進(jìn)行離心分離，用去離子水反復(fù)洗滌 3～5次后烘干，用瑪瑙研缽研磨后，置于坩堝中，在馬氟爐中煅燒，得淡黃色 的粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法， 其特征在于，所述電解液的主要成分為：單寧：1～5%，甲酸：0.1～2%，鈦鞣 劑：10～60%，硝酸鉀：1～6%，丙烯酸：0.1～2%，雙氰胺：1～5%，加脂劑：0.1～1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法， 其特征在于，所述鈦鞣廢水的pH值為2.5～3.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法， 其特征在于，所述鈦鞣廢水的鈦濃度為0.5～250mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法， 其特征在于，所述鈦鞣廢水需經(jīng)過0.01mm以下篩網(wǎng)過濾以處理去除其中的懸 浮性顆粒物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法， 其特征在于，所述步驟(5)中煅燒時(shí)間：30min～4h，煅燒溫度為：200～450℃， 所述馬氟爐為廂式馬氟爐。
說明書
一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種以廢治廢，利用電解制革鞣制中的鈦鞣廢水制備高活性純 銳鈦礦型TiO2的方法。
背景技術(shù)
制革鞣制過程是制革工業(yè)中最主要的過程之一，全球90%以上制革生產(chǎn)都 要進(jìn)行鞣制過程，世界年均鉻鞣劑需求量達(dá)40萬t，造成了皮革廢水中鉻污染。 目前部分鞋面、服裝、沙發(fā)和皮件所需的輕革生產(chǎn)中已部分采用鋯、鈦鞣制或 多金屬結(jié)合鞣制，其中鈦鞣劑因綜合性能僅次于鉻鞣劑，使其產(chǎn)品數(shù)量呈逐年 增長趨勢。但是，使用新的鈦鞣廢水雖然使鞣制廢水中的鉻濃度及單位產(chǎn)品鉻 消耗量大幅度降低，但又帶來新的鈦離子污染，尤其是大部分鞣制廢水為強(qiáng)酸 性，使鈦以自由離子或鈦的配合物形式存在，對廢水生化系統(tǒng)中的微生物具有 潛在毒性，急需將其回收利用。
TiO2作為一種性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、催化活性高(與金紅石比較)的優(yōu)良 光催化劑，已在降解染料廢水、農(nóng)藥廢水、表面活性劑、鹵代廢水、無機(jī)廢水 等方面顯示出了極佳的潛力，國際上已經(jīng)將TiO2商品化，應(yīng)用于陶瓷凈化、 涂料、殺菌等方面。市面上作為光催化劑使用的TiO2主要涉及兩種晶型：銳鈦 礦型和金紅石型，銳鈦礦型TiO2的催化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金紅石型。
目前銳鈦礦型TiO2比較成熟的制備方法主要為：溶膠凝膠法和沉積法，但 都存在反應(yīng)時(shí)間長，晶形難于控制等缺點(diǎn)。其中溶膠凝膠法主要用于制備TiO2粉末，而沉積法主要用于制備TiO2薄膜。粉末型TiO2具有較大的比表面積，在 光催化過程中具有較高的活性，同時(shí)，鈦鞣廢水自身含有大量的鈦鞣劑，其主 要成分為硫酸氧鈦復(fù)鹽，在水中極易水解成為鈦的羥基配合物，后者在電解過 程中可形成氧化鈦。
本發(fā)明結(jié)合電化學(xué)法和粉末型TiO2的優(yōu)點(diǎn)，依據(jù)以廢治廢的思想，以制 革過程中鈦鞣廢水的成分為基礎(chǔ)，發(fā)明一種電解制備銳鈦礦型TiO2的方法， 并將制備得到的催化劑用于光催化降解染料廢水得到較好的結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法， 同時(shí)利用制革過程中產(chǎn)生的白濕皮鈦鞣或復(fù)鞣廢水，制備銳鈦礦型TiO2光催 化劑的同時(shí)，可利用其降解皮革染料廢水，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種利用鈦鞣廢水制備TiO2光催化劑的方法，所述制備步驟如下：
((1)選取貴金屬金片或鉑片為陽極，等面積無涂層的301不銹鋼片或鋁 片作為陰極;
(2)依次用洗衣粉、丙酮及乙醇對陽極除油，并用丙酮、無水乙醇和去離 子水分別超聲15分鐘，干燥，備用;
(3)用4#金相砂紙對陰極極板進(jìn)行打磨，依次用洗衣粉、丙酮、無水乙 醇洗滌陰極極板除油，再放入鹽酸和乙醇體積比為1∶1的混合溶液中腐蝕1～ 5分鐘，用丙酮、無水乙醇和去離子水分別超聲15分鐘，干燥，備用;
(4)將步驟(2)所得的陽極板和步驟(3)所得的陰極板放置在已有白 濕皮鈦鞣廢水，或復(fù)鞣廢水作為電解液的無隔膜的電解槽中，兩極相距40mm， 控制電壓4～12V，電解槽溫度控制在20～30℃，電解時(shí)間為10～30min，得白 色沉淀;
(5)將步驟(4)所得的白色沉淀進(jìn)行離心分離，用去離子水反復(fù)洗滌 3～5次后烘干，用瑪瑙研缽研磨后，置于坩堝中，在馬氟爐中煅燒，得淡黃色 的粉末。
所述電解液的主要成分為：單寧：1～5%，甲酸：0.1～2%，鈦鞣劑：10～60%，硝 酸鉀：1～6%，丙烯酸：0.1～2%，雙氰胺：1～5%，加脂劑：0.1～1%。
所述鈦鞣廢水的pH值為2.5～3.8。
所述鈦鞣廢水的鈦濃度為0.5～250mg/L。
所述鈦鞣廢水需經(jīng)過0.01mm以下篩網(wǎng)過濾以處理去除其中的懸浮性顆粒 物。
所述步驟(5)中煅燒時(shí)間：30min～4h，煅燒溫度為：200～450℃，所 述馬氟爐為廂式馬氟爐。
本發(fā)明的有益效果在于利用鈦鞣廢水設(shè)計(jì)制備的TiO2為純銳鈦礦型光催 化劑具有光熱穩(wěn)定性好，活性高，對難降解的染料廢水有良好的降解效果。
