[發明專利]一種處理印染廢水的TiO2/竹炭-殼聚糖復合催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410345783.7
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104107727A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 徐珊;陸阿定;張海春;孫保庫;廖妙飛
• 申請（專利權）人: 浙江省海洋開發研究院
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J20/24;C02F1/28;C02F1/30;C02F103/30
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及一種TiO₂/竹炭-殼聚糖復合催化劑的制備方法，具體地說是一種用于處理印染廢水的材料及其制備方法。

背景技術

印染廢水是工業廢水的排放大戶，約占整個紡織工業廢水量的80％，具有水量大、毒性大、成分復雜、有機污染物濃度高、色度高、水質變化大等特點，屬于難處理的工業廢水，現已成為紡織工業清潔生產的一大難題。目前，印染廢水常用的處理方法有物理化學法、化學法和生物法，這些傳統的方法最大的特點就是成本高，而且易受環境的制約，處理的廢水也較難達到國家排放標準，且處理的有機物有的僅僅只是轉換物質的相，而不是將有毒的有機物轉化為無毒的無機物，從而造成二次污染，加劇了水處理的難度。

竹炭通過高溫無氧燒制而成，具有豐富的微孔結構，自被人們發現以來，就因其質地堅硬，細密多孔，具有較大的比表面積和很強的吸附性而被用作一種新型的環保材料，近年來逐漸被應用于在水質處理方面。但竹炭在水處理過程中存在吸附飽和現象，且具有一定的局限性，難以滿足印染廢水的處理及其他分離工藝要求。

殼聚糖作為一種天然無毒、可生物降解材料，具有良好的化學吸附性，且具有電中和和殺菌作用，在水處理中利用其兩個重要的官能團羥基和氨基對污染物進行吸附、絮凝、離子交換等作用而成為一種多功能水處理劑。而殼聚糖在酸性條件下易溶解流失，在溶液中沉降速度較慢，使其在印染廢水中的應用受限。如何將竹炭與殼聚糖有效地結合，以提高二者的吸附力，一直是人們研究的熱點。

另外，光催化氧化法自20世紀70年代被挖掘出來，由于其高效、成本低而快速發展，對廢水處理時較其他處理方式存在自身的優勢，短短幾十年就已成為水處理技術領域的熱點，其中TiO₂光催化技術作為一種節能的“綠色”環保技術，具有穩定無毒、經濟環保、無二次污染、重復利用性強等優點，引起了人們的廣泛關注。然而TiO₂的光能利用率較低，且光生電子和空穴的復合使用使其催化效率也較低，并且光催化劑活性與載體有很大的關系，載體必須具備比表面積較大，熔點較高、改善活性組分的擴散性能等特點。

因此，如何將TiO₂改性竹炭并同時與殼聚糖偶聯，以獲得性能較好的新型復合催化劑并運用于印染廢水是本發明的研究重點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種吸附能力和穩定性好的處理印染廢水的TiO₂/竹炭-殼聚糖復合催化劑的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：該處理印染廢水的TiO₂/竹炭-殼聚糖復合催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)竹炭的預處理：取適量竹炭加水煮沸，抽濾，干燥得預處理的竹炭；

(2)TiO₂/竹炭光催化劑的制備：

a、將鈦酸丁酯或鈦酸乙酯加入到冰醋酸和無水乙醇的混合液中，其中鈦酸丁酯或鈦酸乙酯與冰醋酸和無水乙醇體積比為1：0.2～0.5：1～2；然后加入竹炭，向該混合液中按竹炭和鈦酸丁酯或鈦酸乙酯質量比為1～5:1加入經步驟(1)預處理過的竹炭，攪拌制成A液；

b、取水和無水乙醇攪拌混勻，其中，水和無水乙醇的體積比為1：2.5～5，用硝酸、草酸、磷酸或硼酸將其調節至pH＝5～6，制成B液；

c、將B液以5～10mL/min的速度加入到A液中，其中A液和B液的體積比為1.5～3：1，待凝膠后靜置陳化24～36h，經干燥、研磨、焙燒，制得TiO₂/竹炭光催化劑。

(3)TiO₂/竹炭-殼聚糖復合催化劑的制備

①殼聚糖酸性溶液的制備：將殼聚糖加入到濃度為5％～10％的冰乙酸中，其用量為1：100～500；

②竹炭與殼聚糖酸性混合溶液的制備：按步驟①中所加殼聚糖20～500:1的質量比稱取的步驟(2)中所得的TiO₂/竹炭光催化劑，并溶于步驟①的殼聚糖酸性溶液中，充分攪拌7～8h，靜置6～8h；

③殼聚糖與步驟②混合溶液的偶聯反應物的制備：用偶聯劑逐滴加入至步驟②的竹炭與殼聚糖酸性混合溶液中進行偶聯反應，按殼聚糖和偶聯劑1～25:1的質量比加入一定量的偶聯劑，攪拌10～12h，干燥后即制得TiO₂/竹炭-殼聚糖復合催化劑。

進一步地，所述步驟(1)中竹炭的粒徑為80～100目。