[發(fā)明專利]納米材料免回收高效水處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810020528.X
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101503230A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊毅;王連軍;李鳳生;李健生;于永洲;王起偉;劉宏英;宋洪昌;白華萍;顧志明;姜煒;鄧國棟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用具有高效光催化作用的納米材料對工業(yè)污水、日常廢水進(jìn)行凈化處理的技術(shù)，特別是一種納米材料免回收高效水處理方法。

背景技術(shù)

運(yùn)用納米材料高效的催化性能處理廢水是納米材料應(yīng)用研究最早的領(lǐng)域之一，目前一般采用將納米粉體直接分散到廢水中，利用粉體顆粒的光催化作用使廢水中的有害成分分解成為無害物質(zhì)，達(dá)到治理廢水的目的。水處理結(jié)束后，對其中的光催化納米材料通常采用膜過濾收集回收或隨水一起排放。但是，越來越多的研究表明，將納米顆粒隨水一起排放對水質(zhì)、土壤和相關(guān)的生物體存在很大的安全隱患。而膜的使用又進(jìn)一步增加了廢水處理的成本，且這種技術(shù)尚不成熟，要么沒有孔徑小于納米材料的過濾膜，要么其處理量很小。在實(shí)驗(yàn)室的研究中，一般采用高速離心的方法使納米材料與水溶液分離后回收，但這在大量工業(yè)廢水或日常污水的處理中根本無法實(shí)施。

這種采用將納米粉體直接加入廢水中進(jìn)行處理的常規(guī)方式存在多種弊端：(1)納米材料直接分散到廢水中，顆粒間容易發(fā)生團(tuán)聚，納米材料的功效無法充分發(fā)揮，光催化效率低；(2)納米材料顆粒細(xì)微很難回收，為了回收價(jià)格昂貴的納米材料，必須投入大量資金建立回收設(shè)備，造價(jià)高，且目前尚無完善或成熟的回收技術(shù)；(3)某些遺留而無法回收的納米材料容易給水質(zhì)造成新的污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種納米材料免回收高效水處理方法，實(shí)現(xiàn)納米光催化材料長期循環(huán)使用，避免因納米顆粒回收不完全對水質(zhì)、土壤及相關(guān)生物體所造成的二次污染，同時提高納米光催化材料對廢水或污水中污染物的光催化降解效率。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種納米材料免回收高效水處理方法，步驟如下：

第一步，將具有低電子躍遷能級的高效光催化納米材料與微米負(fù)載顆粒進(jìn)行復(fù)合，使納米材料復(fù)合于微米顆粒表面或表面的淺孔中，形成表觀粒度為微米級的納米光催化復(fù)合材料；

第二步，選擇膠粘劑，將納米復(fù)合材料均勻地噴涂、附載于高效光催化處理污水、廢水的裝置中經(jīng)過酸洗的旋轉(zhuǎn)葉片上；

第三步，固化處理，將噴涂有納米光催化復(fù)合材料的旋轉(zhuǎn)葉片在一定溫度下進(jìn)行烘烤，使膠粘劑發(fā)生一定的固化反應(yīng)，確保納米復(fù)合材料附載的牢固性；

第四步，利用高效光催化處理污水、廢水的裝置對廢水進(jìn)行光催化處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：(1)不需要對光催化納米材料進(jìn)行回收，可避免因回收納米材料而進(jìn)行額外的設(shè)備和技術(shù)的投入；(2)可以避免水處理中因納米材料的回收所面臨的技術(shù)不成熟、設(shè)備投入巨大和回收不完全所造成的二次污染等問題，即可避免因納米材料回收不完全對水質(zhì)、土壤及相關(guān)生物體所造成的二次污染；(3)可很好地降低納米光催化材料的團(tuán)聚現(xiàn)象，顯著提高其光催化降解效率(20％～70％)；(4)可廣泛適用于各種工業(yè)污水和日常廢水的處理，具有很好的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明納米材料免回收高效水處理方法，步驟如下：

第一步，將具有低電子躍遷能級的高效光催化納米材料與微米負(fù)載顆粒進(jìn)行復(fù)合，使納米材料復(fù)合于微米顆粒表面或表面的淺孔中，形成表觀粒度為微米級的納米光催化復(fù)合材料；光催化納米材料可以為TiO₂、SiO₂、ZnO或Cr₂O₃，或者是經(jīng)過0.5％～5％的過渡金屬或稀土金屬的摻雜后的納米光催化材料。微米負(fù)載顆粒可以是50～100μm硅藻土粉末或100～200μm大孔硅膠，或者是其他吸附性微米級的多孔無機(jī)顆粒。在復(fù)合材料中，納米光催化材料或摻雜后的納米材料的質(zhì)量百分比為5％～10％。

第二步，選擇膠粘劑，將納米復(fù)合材料均勻地噴涂、附載于高效光催化處理污水、廢水的裝置中經(jīng)過酸洗的旋轉(zhuǎn)葉片上；粘合劑是經(jīng)過稀釋1～10倍的工業(yè)水玻璃或者硅酸鹽粘合劑。硅酸鹽粘合劑組成為：含硅酸鈉35％～45％的水溶液75～85份，尿素2～10份，糖0.5～3份，重鉻酸鈉0.1～1份，硫酸鎂1～4份，白土0～8份，水100份。對高效光催化處理污水、廢水的裝置中的旋轉(zhuǎn)葉片酸洗所采用的酸是5％的鹽酸或5％的稀硫酸。