[發明專利]一種高效吸附-還原高毒性六價鉻離子的納米TiO2

有效

• 申請號: 201810764583.3
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108837851B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 李月生
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J21/06;B01J31/06;B01J37/34;C02F1/30;C02F101/22
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發明涉及污水體系中重金屬離子的去除、有機污染物降解技術領域，尤其涉及一種高效吸附?還原高毒性六價鉻離子的納米TiO₂基光催化劑的預輻射接枝合成方法。其包括以下步驟：（1）將納米TiO₂進行輻照；（2）將經所述輻照的納米TiO₂在包含乙烯基單體的乳液中分散。該法制備得到的催化劑能夠高效、無污染地將高價高毒的六價鉻離子轉變成無毒的三價鉻離子。

技術領域

本發明涉及污水體系中重金屬離子的去除、有機污染物降解技術領域，尤其涉及一種高效吸附-還原高毒性六價鉻離子的納米TiO₂基光催化劑的預輻射接枝合成方法。

背景技術

納米TiO₂半導體氧化物在光催化反應領域，已引起了人們的極大關注。當TiO₂半導體吸收了能量大于禁帶寬度的光能后，價帶電子被激發至導帶，產生電子一空穴對，光生空穴具有強氧化性，它能促使許多化學反應發生，如光還原、光催化、光有機合成等。納米TiO₂粒徑小、比表面大、表面能高，納米粒子很容易團聚；另一方面納米TiO₂與表面能比較低的基體的親和性差，二者在相互混合時不能相溶，導致界面出現空隙，存在相分離現象。為了確保納米TiO₂在水相中保持較好的分散性和親水性，納米TiO₂的表面改性成為必然。利用電離輻射接枝方法，在納米TiO₂表面引入含有親水性官能團的單體，既能保證納米TiO₂具有良好的分散性和親水性，也能夠實現吸附-光催化還原反應的協同作用，確保了高毒性的六價鉻離子轉變成無毒性的三價鉻離子。

高毒性的六價鉻離子（Cr⁶⁺）為吞入性毒物，皮膚接觸可導致敏感，具有毒性長期持續、生物不可降解的特點。Cr⁶⁺ 可以通過食物鏈在生物體內累積而致癌。很容易被人體吸收，它可以通過消化、呼吸道、皮膚及粘膜侵入人體。而一定濃度的三價鉻離子（Cr³⁺）是無毒的，也是對人體有益的元素。傳統的去除六價鉻離子（Cr⁶⁺）的方法主要有：化學沉淀法、溶劑萃取分離、吸附法和離子交換法等，存在的不足是：①過量添加劑的引入會造成二次污染；②溶劑流失嚴重，消耗大；③再生效率低；④制作成本高，耗量大；⑤將污染物從一相轉移到另一相，并沒有將污染物徹底無公害化。因此將高價高毒的六價鉻離子（Cr⁶⁺）轉變成無毒的三價鉻離子（Cr³⁺）的研究很有必要。

輻射接枝法的特點：①基材可以在溫和的反應條件下產生活性位點和活性自由基相互連接，避免了高溫高壓等條件對材料造成損害；②基材產生活性自由基是由射線引發，不需要在其中加入催化劑、引發劑等物質，從而能得到更純凈、更清潔的接枝產物；③通過控制輻射接枝反應條件，可以對接枝率、官能團的含量及其分布等有效調控。輻射接枝法相對于上述物理、化學方法而言，實現了有效的補充和完善，有效的規避了上述的缺陷，從長遠的角度來看，輻射合成技術及相關催化材料制備極富前景的研究途徑。

發明內容

本發明要解決上述問題，提供一種高效吸附-還原高毒性六價鉻離子的納米TiO₂基光催化劑的預輻射接枝合成方法，制備得到的催化劑能夠高效、無污染地將高價高毒的六價鉻離子轉變成無毒的三價鉻離子。

本發明解決問題的技術方案是，提供一種高效吸附-還原高毒性六價鉻離子的納米TiO₂基光催化劑的預輻射接枝合成方法，包括以下步驟：（1）將納米TiO₂進行輻照；（2）將經所述輻照的納米TiO₂在包含乙烯基單體的乳液中分散。

優選地，所述乳液按照質量份包含5~30份乙烯基單體、0.5~5份表面活性劑、0.1~2.0份pH調節劑。

優選地，輻照條件：電子束能量為1~5 MeV，輻射劑量為10~120 kGy，劑量率為5~40kGy/pass。