[發(fā)明專利]一種紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料在去除水中溴酸鹽中的應用

有效

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• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105772038B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 張燕;李玲丹;劉宏遠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權代理有限公司33224
• 代理人: 陳升華

技術領域

本發(fā)明涉及去除水中溴酸鹽的材料領域，具體涉及一種紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料在去除水中溴酸鹽中的應用。

背景技術

當前臭氧氧化或消毒技術在水處理中得到廣泛應用，特別是在一些優(yōu)質水的生產(chǎn)領域，但因其可能會產(chǎn)出溴酸鹽消毒副產(chǎn)物而給飲水安全帶來一定的隱患。研究表明，Br^-濃度大于50μg/L時就會在臭氧消毒過程中形成溴酸鹽，此外次氯酸、氯胺以及臭氧與次氯酸的結合使用都會導致溴酸鹽的生成。研究表明：在實驗鼠的飲用水中加入溴酸鉀成分會加大癌變的機會，同時也會增加非癌腎臟細胞腫瘤、甲狀腺和腹膜間皮瘤。溴酸鹽早在1990年即被國際癌癥研究機構(IARC)鑒定為對人體有潛在的致癌風險。因而美國和一些歐洲國家以及我國新修訂的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)規(guī)定BrO₃^-最大污染濃度為10μg/L。

溴酸鹽的控制與去除主要有三大途徑：包括溴酸鹽前驅物的去除，臭氧氧化過程中溴酸鹽形成的控制，以及產(chǎn)生后的去除技術。其中去除技術因溴酸鹽控制技術的局限性而受到廣泛關注，許多去除方法也應運而生，包括活性炭吸附法、亞鐵離子或者零價鐵還原法、生物降解法等。但這些技術在實際應用中都受到一定的限制，比如活性炭吸附能力有限，亞鐵離子和零價鐵易被氧化穩(wěn)定性差，生物降解法存在二次污染等。與這些技術相比，光催化技術反應條件溫和、去除性能高效，同時也容易與紫外消毒聯(lián)用，能更好地保證出廠水的消毒效果。

二氧化鈦作為一種典型的光催化劑被廣泛應用于各行各業(yè)，但它禁帶寬度較大，光生電子空穴對容易復合，大大限制了反應的高效進行。本發(fā)明制備的氟(F)、石墨烯(GR)共摻雜改性二氧化鈦極大地提高了反應性能，但目前利用這種材料去除溴酸鹽的研究還未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料在去除水中溴酸鹽中的應用，通過氟(F)、石墨烯(GR)共摻雜改性二氧化鈦得到紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料，在紫外光催化下能夠高效除去水中溴酸鹽。

一種紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料在去除水中溴酸鹽中的應用。本發(fā)明的紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料作為光催化劑特別適合在紫外光催化去除水中溴酸鹽中應用，應用具體包括：向含溴酸鹽污染物的水溶液(濃度為20～100μg/L、pH值為3.0～9.0)中加入紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料(如光催化劑F_1.0G_0.1T)，先暗態(tài)吸附0.2～1小時，之后進行紫外光照，可有效去除水中的溴酸鹽。所述的紫外光照的強度為15～40μW/cm²。優(yōu)選光催化劑的分子式為F_1.0G_0.1T，粒徑小，比表面積大，且大部分具有001晶面。具體的以F_1.0G_0.1T為例，在常溫25℃下，向pH值為3.0～9.0的含溴酸鹽污染物濃度為20～100μg/L的溶液中加入一定量的光催化劑F_1.0G_0.1T暗態(tài)吸附一定時間后進行紫外光照，可有效去除水中的溴酸鹽。所述的紫外光照的強度為10W，26μW/cm²。

一種紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料，該材料為氟(F)與石墨烯(GR)共摻雜的改性二氧化鈦灰色粉末F_xG_yT，即該材料通過HF和石墨烯改性TiO₂得到，其分子式為F_xG_yT，其中，x為HF與TiO₂的質量百分比的分子，單位為％，例如HF與TiO₂的質量百分比為1.0％，則x為1.0。y為氧化石墨烯(GO)與TiO₂的質量百分比的分子，單位為％，例如氧化石墨烯(GO)與TiO₂的質量百分比為0.1％，則y為0.1。F_xG_yT的平均粒徑約為23nm，且大部分顆粒具有001晶面。作為優(yōu)選，x＝0.5～1.5，y＝0.05～0.2，最優(yōu)選，F(xiàn)_xG_yT為F_1.0G_0.1T，F(xiàn)_1.0G_0.1T在紫外光催化下高效除去水中溴酸鹽方面體現(xiàn)出最為優(yōu)異的性能。

一種紫外光催化去除水中溴酸鹽的材料的制備方法，包括以下步驟：