[發(fā)明專利]混相介孔二氧化鈦、制備方法及采用其光催化去除含砷有機(jī)污染物的處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711202584.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107963655A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡承志;董晶晶;曲久輝;劉會(huì)娟;安曉強(qiáng);齊維曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號(hào): C01G23/047
• 分類號(hào): C01G23/047;C01G23/053;B01J21/06;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種混相介孔二氧化鈦，其特征在于，所述混相介孔二氧化鈦為銳鈦礦和金紅石的混相晶型，具有粒徑3nm～25nm的孔，并含有氧空位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混相介孔二氧化鈦，其特征在于，所述混相介孔二氧化鈦的比表面積在78.63cm²/g～130.56cm²/g。

3.如權(quán)利要求1或2所述的混相介孔二氧化鈦的制備方法，其特征在于，所述方法為溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法，具體包括以下步驟：

(1)將模板劑溶于溶劑中，加入鹽酸和硫酸，攪拌，得到混合液；

(2)向混合液中加入鈦酸鹽，攪拌，發(fā)生水解聚合反應(yīng)；

(3)干燥后轉(zhuǎn)入反應(yīng)爐內(nèi)，于保護(hù)性氣氛下焙燒，得到混相介孔二氧化鈦；

其中，鹽酸、硫酸和鈦酸鹽的質(zhì)量比為(100～160):(35～50):300，優(yōu)選為140:46:300。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述模板劑為聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物，即P123模板劑；

優(yōu)選地，步驟(1)所述溶劑為乙醇；

優(yōu)選地，步驟(1)所述鹽酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36％～38％的濃鹽酸；

優(yōu)選地，步驟(1)所述硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44％；

優(yōu)選地，步驟(1)所述攪拌的時(shí)間為2h～5h，優(yōu)選為3h；

優(yōu)選地，步驟(2)所述鈦酸鹽為鈦酸異丙酯鈦酸異丙酯；

優(yōu)選地，步驟(2)所述攪拌的時(shí)間為18h～24h，優(yōu)選為20h；

優(yōu)選地，步驟(3)所述干燥為：先在40℃干燥2天，再在100℃干燥2天；

優(yōu)選地，步驟(3)所述干燥在真空干燥箱中進(jìn)行；

優(yōu)選地，步驟(3)所述保護(hù)性氣氛為氮?dú)鈿夥眨?!-- SIPO -->

優(yōu)選地，步驟(3)所述焙燒為：先在650℃燒3h，再在450℃燒6h。

5.一種采用權(quán)利要求1所述的混相介孔二氧化鈦光催化去除含砷有機(jī)污染物的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括：

向含有含砷有機(jī)污染物的溶液中投加權(quán)利要求1所述的混相介孔二氧化鈦，在黑暗條件下攪拌吸附，然后將溶液轉(zhuǎn)移至光催化反應(yīng)器中，在光照條件下進(jìn)行光催化反應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于，所述含砷有機(jī)污染物包括：一甲基砷MMA、二甲基砷DMA、阿散酸或洛克沙胂中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為DMA；

優(yōu)選地，所述含有含砷有機(jī)污染物的溶液中，含砷有機(jī)污染物的濃度為100μg/L～1.4g/L，優(yōu)選為100μg/L～500μg/L；

優(yōu)選地，所述混相介孔二氧化鈦的加入量為0.8g/L～1g/L；

優(yōu)選地，所述黑暗條件下攪拌吸附的時(shí)間為0.5h～2h，優(yōu)選為1h；

優(yōu)選地，所述光照為氙燈照射。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法還包括將含有含砷有機(jī)污染物和混相介孔二氧化鈦的溶液的pH值調(diào)整至3～10的步驟，優(yōu)選調(diào)整至為5～7；

優(yōu)選地，采用HCl或NaOH中的任意一種對(duì)pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法還包括：在光催化反應(yīng)降解含砷有機(jī)污染物的過(guò)程中，測(cè)試不同形態(tài)的砷的濃度變化，從而得知混相介孔二氧化鈦光催化降解含砷有機(jī)污染物過(guò)程中含砷有機(jī)污染物的轉(zhuǎn)化路徑；

優(yōu)選地，所述測(cè)試采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用HPLC-ICP-MS方法；

優(yōu)選地，所述測(cè)試的過(guò)程為：每隔5min取2ml的水樣，并用50μm的濾膜進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的水樣用HPLC-ICP-MS方法測(cè)定，以確定不同形態(tài)的砷濃度變化。

9.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法還包括：向含有含砷有機(jī)污染物和混相介孔二氧化鈦的溶液中加入掩蔽劑，并通過(guò)測(cè)試光催化降解含砷有機(jī)污染物過(guò)程中砷濃度的變化，以確定混相介孔二氧化鈦光催化降解含砷有機(jī)污染物過(guò)程中何種活性物質(zhì)發(fā)揮了作用；

優(yōu)選地，所述掩蔽劑包括碳酸氫鈉溶液、對(duì)苯醌溶液、叔丁醇溶液、三乙醇胺和氮?dú)狻?/p>

10.如權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟：

向濃度為100μg/L～500μg/L的DMA溶液中投加權(quán)利要求1所述的混相介孔二氧化鈦，使混相介孔二氧化鈦的加入量為0.8g/L～1g/L，然后采用HCl或NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH值至5～7，在黑暗條件下攪拌吸附1h，然后將溶液轉(zhuǎn)移至光催化反應(yīng)器中，在氙燈照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)降解DMA并測(cè)試降解過(guò)程中不同形態(tài)的砷的濃度變化。