[發明專利]一種凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應用

無效

• 申請號: 201210365813.1
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102847511A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 趙思沉
• 申請（專利權）人: 趙思沉
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/50;C02F1/30;C02F1/58;B01J21/18;A01N59/16;A01P1/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及水處理和材料化學領域，尤其涉及一種凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應用。

背景技術

2010年上海世博會的直飲水系統及時為廣大游客提供了可飲用的凈水，給人們留下了深刻的印象。上海飲用水的質量一直備受廣大市民的關注，能不能讓這種直飲水技術進入到千家萬戶的普通百姓家庭？經過調研了解到，世博直飲水主要采用了高科技超濾膜處理技術，這種高新凈水處理方法往往采用顆粒活性炭過濾、超濾膜組件分離和紫外線燈管消毒等由多種聯用技術組成的多級處理工藝。這種技術處理效果好，水中的各種微污染物幾乎完全去除，并且細菌等指標也完全達到直接飲用的衛生指標。但也存在一些不容忽視的問題，如：處理系統較為復雜，濾膜的成本較高，而且濾膜需要定期維護和更換；同時紫外線殺菌的能耗也較大。因此成本較高，目前還沒有推廣到普通百姓家庭中。

由此可見，其關鍵問題是，能否有一種更為廉價、簡便的飲用水處理方法，既能有效地去除自來水中微污染物，又能起到殺菌的功能？

事實上我們知道，目前市場上推出的一些家庭凈水產品主要是以活性炭吸附材料為主，通過過濾吸附起到凈化微污染物作用，但殺菌效果不明顯，處理后的水不能直接飲用。而一些空氣凈化器則是以一種二氧化鈦光催化劑為主，通過紫外光照射起到凈化空氣中的污染物氣體并且殺菌的效果，但這種技術不能很好地應用于自來水的凈化和殺菌處理。

由此我們產生了一種想法，能否將這兩種方法結合起來？進一步地我們產生了這樣的思路：能不能首先采用一種吸附性能很強的材料先將水中的微污染物吸附？碳氣凝膠是一種新型輕質納米多孔無定型炭素材料，其孔隙率高達80％～90％，比表面積高達500m²/g-1000m²/g，具有優異的吸附性能，是通常活性炭吸附材料的5～10倍。為此，本發明基于碳氣凝膠的良好吸附性能進行新功能的拓展和創新。

在此基礎上，能否再利用光催化劑將污染物光照催化分解，使得這種吸附劑能夠立即自潔凈并保持很好的吸附功能呢？而且，能不能不采用紫外燈照射這種復雜裝置，而是直接采用自然光或者可見光照射就能起到催化分解作用，并且同時殺滅水中的細菌呢？眾所周知，溴化銀（如AgBr）是一種優良的感光劑，被廣泛應用于膠片的原材料。在感光過程中，AgBr能夠吸收自然光，并將AgBr分解生成Ag原子，經過反復吸收光子可以形成許多細小的Ag納米粒子（2AgBr=2Ag+Br₂）。曝光后形成了Ag和AgBr的復合體。而Ag，尤其細小的Ag納米粒子又具有很強的殺菌作用。

為此，采用將AgBr感光劑和二氧化鈦光催化劑負載到柱狀的碳氣凝膠吸附劑表面，并把它作為處理自來水的吸附凈化柱子，制備出具有一種凈化-殺菌-自潔凈多功能、一體化的感光型高效吸附柱材料，并應用于飲用水的處理。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種制備工藝簡單，成本低廉，具有凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應用。

本發明提出的凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法，具體步驟如下：?

(1)柱狀碳氣凝膠上TiO₂的負載：

(1.1)在室溫下，將四氯化鈦液體緩慢滴加到用磁力攪拌器攪拌的無水乙醇中，滴加完畢后繼續攪拌20-28小時，得到澄清黃綠色溶液；其中：四氯化鈦與無水乙醇的體積比為1：3-1：4；

(1.2)將柱狀碳氣凝膠浸入步驟(1.1)溶液中20-40分鐘，取出后烘干，冷卻，該步驟重復3次；

（1.3）在通氮氣保護的管式爐中以2℃?min^-1的升溫速率升溫至450-500℃，煅燒1.5-2.5小時后冷卻至室溫，得到兼備吸附和光催化潔凈能力的負載TiO₂碳氣凝膠；

(2)感光劑的負載：

（2.1）將步驟（1.3）制備得到的負載TiO₂碳氣凝膠懸吊并浸沒于蒸餾水中，攪拌下加入十六烷基溴化銨（CTAB），繼續攪拌1.5-2.5小時，形成均勻的懸浮液；其中：十六烷基溴化銨的加入量為蒸餾水質量的1-2%；

（2.2）滴加2-3mL濃度為0.5mol/L的AgNO₃溶液，持續不斷攪拌10-18h后取出，用蒸餾水洗滌干凈后在烘干，在負載TiO₂碳氣凝膠的表面獲得一層均勻的AgBr感光劑；