[發明專利]用于高含鹽廢水有機污染物處理的TiO2?碳纖維復合光催化劑及其制備

在審

• 申請號: 201710236709.5
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107008245A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 王挺;陳碧;何龍;程文武
• 申請（專利權）人: 杭州久和環保科技有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J37/04;B01J37/08;C02F1/32;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 黃平英

技術領域

本發明涉及復合光催化劑制備以及含鹽廢水體系中光催化氧化降解污染物領域，具體涉及一種用于高含鹽廢水有機污染物處理的TiO₂-碳纖維微弱光響應的復合光催化劑的制備方法。

背景技術

我國工業經濟的飛速發展，帶來了眾多日益嚴重的新型環境污染問題，工農業廢水中以染料廢水為代表的含有有機污染物的水污染是急待解決的環境污染問題之一。由于工農業種類繁多，其產生的廢水組分非常復雜，而且廢水中往往含有一定量的鹽濃度，如煤化工、氯堿工業以及農藥工業等，其廢水中的鹽濃度都較高(大多在5％以上)。這些高含鹽廢水中的有機污染物，往往難以應用傳統的微生物處理技術進行有效降解，因而不能滿足國家對煤化工等行業工業廢水的“零排放”要求。以TiO₂納米材料為代表的新型的多相光催化技術的發展，為高效處理含鹽廢水中有機污染物提供了一種可能。

由于無外加試劑、綠色、低能耗且對有機污染物的無選擇性，多相光催化技術是目前新型環境治理方向研究的熱點。開發各種納米光催化劑的開發則是擴展多相光催化技術實際應用的關鍵因素。但，高含鹽廢水體系是一個特殊污染物廢水體系，要得到在該體系中可以進行有效光降解的光催化劑，還需要解決兩大難題。第一，光催化過程伴隨著催化劑對降解物的吸附過程，在含鹽廢水體系中存在著大量的無機陰陽離子，這些都會在光催化劑表面與有機污染物產生競爭吸附。光催化材料若不能優先吸附有機物，催化劑表面活性位就會被離子占據，從而導致催化活性的降低甚至消失。因此，在高含鹽廢水體系中如何保證有機物在催化劑表面的吸附過程占主導地位是需要解決的首要問題。第二，目前光催化研究的光源大多是數百瓦的強光光源，這種光源不僅成本較高，而且需要冷卻裝置，這阻礙了多相光催化技術在實際治理領域中的進一步應用。要解決這一難題，需要光催化劑具有微弱光響應能力，而且在弱光激發下能保證優異的催化活性。

發明內容

鑒于現有技術所存在的問題，本發明提供一種用于在高含鹽水體系(10％以上濃度NaCl)中可以有效吸附有機污染物，并在弱紫外光激發下具有高效降解活性的光催化劑及其制備方法。

一種用于高含鹽廢水有機污染物處理的TiO₂-碳纖維復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將碳纖維分散于無水乙醇中，并在恒溫水浴中攪拌直至形成均勻分散的懸浮體系；

(2)攪拌同時將鈦酸四丁酯加入至所述懸浮體系中，完成后將水浴升溫到80℃以上，攪拌同時緩慢滴加去離子水，滴加完成后攪拌反應4～6小時；

(3)冷卻至室溫后，用去離子水對步驟(2)所得反應產物進行數次洗滌過濾，將所得產物真空干燥后得TiO₂-碳纖維納米復合材料；

(4)將所得TiO₂-碳纖維納米復合材料與水混合，超聲下形成均勻的懸浮體系后移入高壓釜中，密閉后在160℃～180℃下進行熱處理；

(5)將步驟(4)所得熱處理反應液冷卻后分離，經洗滌和烘干處理后得TiO₂-碳纖維光催化復合材料。

高含鹽廢水體系是一個特殊污染物廢水體系，要得到在該體系中可以進行有效光降解的光催化劑，還需要解決兩大難題：第一，光催化過程伴隨著催化劑對降解物的吸附過程，在含鹽廢水體系中存在著大量的無機陰陽離子，這些都會在光催化劑表面與有機污染物產生競爭吸附。光催化材料若不能優先吸附有機物，催化劑表面活性位就會被離子占據，從而導致催化活性的降低甚至消失。因此，在高含鹽廢水體系中如何保證有機物在催化劑表面的吸附過程占主導地位是需要解決的首要問題。第二，目前光催化研究的光源大多是數百瓦的強光光源，這種光源不僅成本較高，而且需要冷卻裝置，這阻礙了多相光催化技術在實際治理領域中的進一步應用。要解決這一難題，需要光催化劑具有微弱光響應能力，而且在弱光激發下能保證優異的催化活性。