[發明專利]具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410395773.4
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104128159A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 劉俊莉;惠愛平;韋泳君;馬建中
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/32;C02F1/58;C02F1/62;B01J23/06
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

????本發明涉及一種廢水處理材料，具體涉及一種具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料及其制備方法。

背景技術

現代社會水污染問題日益突出，污染物也各式各樣，常規處理方法大部分已經無效或沒有環境兼容性，并且各種有機污染物和重金屬離子常常以痕量存在，因此開發新型有效的處理技術刻不容緩。

以半導體納米材料為催化劑來降解水中有機污染物的光催化技術是一項很有前景的水治污技術，它除了在常溫下能使大多數不能或難于生物降解的有毒有機物徹底氧化分解外，還具有反應條件溫和，反應設備簡單，處理成本相對較低等優點，是一種有效的污染治理技術，也是近年來環境保護科學研究的一個熱點。但是，這種技術嚴重依賴于材料制備技術的發展水平。目前關于吸附材料的制備主要集中在一些多孔碳材料、多孔硅材料、功能化的多孔硅材料以及其他相關的介孔和具有分級結構的材料。不過就目前研究結果來說，這些具有新型結構的材料都有著一個共同的缺點：那就是由于這些材料具有很好的分散性能，使得這些本身具有很好吸附性能的材料不容易實現回收，這樣就會對環境造成二次污染；再者，一些回收技術（如離心，磁分離等）會再次消耗一定的能源，不能達到真正意義上的低碳節能的效果。因此，開發并且合成一些能夠克服上述缺點，且具有光催化和重金屬吸附雙重功能的廢水處理材料依然是一項具有挑戰性的任務。

ZnO是半導體光催化劑中非常高效的一種，在波長低于387.5nm的紫外光照射下，可產生光致電子空穴對，具有良好的催化特性。ZnO可以通過光輔助催化作用破壞各種有機污染物，導帶上的電子具有適中的還原能力，能將水中的重金屬離子還原，而不會去除水中對人體有益的礦物質元素。此外，ZnO己被證實其光催化性能不亞于TiO₂，且其來源廣泛，價格低廉，無毒、無污染，可以節約資源，降低處理成本，對開發有雙重功能的新型廢水處理材料具有深遠的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料及其制備方法，克服傳統廢水處理材料難以回收利用、且功能單一的缺陷。

本發明所采用的技術方案是：

具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料的制備方法，其特征在于：

由以下步驟實現：

步驟一：前驅體溶液的配制：

將0.004-0.008mol的模板劑加入到摩爾濃度為0.02-0.04mol/L的六水合硝酸鋅和六次甲基四胺的水溶液中，六水合硝酸鋅和六次甲基四胺的摩爾比為1:1，在室溫下攪拌10-30min，得到前驅體溶液；

步驟二：陶瓷網基底上負載ZnO晶種：

將清洗干凈的陶瓷網基底浸漬到在步驟一制得的前驅體溶液中，反應10-30min，60-80℃熱處理10min，重復3-6次，即得負載納米ZnO晶種的陶瓷網基底；

步驟三：中空多孔微納結構ZnO材料的制備：

將步驟二得到的負載納米ZnO晶種的陶瓷網基底和前驅體溶液一起轉移到三口燒瓶中，80-90℃水浴冷凝回流1-2h,60-80℃烘30min；重復2-4次后，采用弱堿溶液將體系pH值調到9-11，繼續反應1-4h,?取出樣品，60℃烘干，即得具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料。

步驟一中，模板劑為檸檬酸鈉或三乙醇胺。

步驟三中，弱堿溶液為氨水或碳酸氫鈉溶液。

如所述的具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料的制備方法制得的廢水處理材料。

本發明具有以下優點：

本發明在傳統納米ZnO光催化材料制備的基礎上，通過結構控制的方法，在陶瓷網基底上生長具有中空多孔微納結構的ZnO材料，利用ZnO材料本身良好的光催化性能去除廢水中的有機污染物，利用中空多孔微納結構ZnO材料巨大的空腔及孔隙結構吸附水體中的重金屬離子，材料成本低廉、易于回收再利用，有效地克服了水體的二次污染問題。

按照本發明所制備的具有光催化及重金屬吸附功能可循環使用的廢水處理材料（1×3cm）對10mg/L羅丹明溶液的光催化降6.5h時，降解效率達到了98.96%，重復使用三次后降解效率仍在95%以上；對六價鉻溶液的吸附量為87.16mg/g，重復使用三次后吸附量仍在60mg/g以上，具有良好的可循環使用性能，減少了二次污染問題。?

附圖說明

圖1為所得中空多孔微納結構ZnO材料的XRD譜圖。

圖2?為所得中空多孔微納結構ZnO材料的SEM照片。