[發明專利]一種光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211482790.2
• 申請日: 2022-11-24
• 公開（公告）號: CN115745050A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 鄧然;吳青蕓
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/10;C02F1/30;B01J23/745;C02F101/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林宇然

本發明提供了一種光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料。所述污水處理材料為脫木質素木材，包括上層光熱層和下層光催化層，所述上層光熱層為經表面碳化處理的碳化層，所述下層光催化層負載有光催化降解材料。所述材料通過光熱層和光催化層之間的協同作用，極大地提升了光熱水蒸發和光催化的效率。在降解有機污染物使廢水達到排放標準的同時，還能獲得清潔蒸餾水，減少廢水排放量，實現廢水中有價值組分的濃縮回收及再利用，有效減低了印染廢水處理成本，提高了廢水處理效率。

技術領域

本發明屬于廢水處理的技術領域，更具體地，涉及一種光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料及其制備方法。

背景技術

水資源是人類最重要的自然資源，隨著人類社會的發展，越來越多的國家和地區將面臨淡水資源短缺問題。工業生產活動不僅會消耗大量水，還會產生含有有機污染物的工業廢水，加劇水資源短缺的同時也帶來嚴重污染，威脅著生態環境安全和人類健康。其中，印染行業排放的廢水往往含有高濃度的有機污染物，色度高、成分復雜、可生化性差，使得傳統廢水處理中的吸附法和生物法在印染廢水處理上效果并不理想。而隨著國家環保政策的收緊，各項標準對廢水排放水質、水量都提出了新的更嚴格的要求，進一步加大了廢水處理的難度。

光催化氧化技術作為一種環境友好、能耗低的可持續廢水處理技術，具有較高的催化氧化活性，可以無選擇性地將水中有機污染物高效降解，因此在印染廢水處理領域具有良好的應用前景。但廢水中其他成分，如油劑、酸、堿、無機鹽、重金屬離子，難以通過催化降解去除，仍會大量殘留在光降解后的廢水中。同時，光催化劑的高成本、難回收利用等問題也影響了光催化降解技術在廢水處理中的應用。

光熱水蒸發技術作為一種新興的清潔水資源獲取技術，可利用太陽能的光熱轉變實現界面蒸發，從而獲得的清潔蒸餾水，在廢水處理領域具有潛在的應用前景。將光催化降解和光熱蒸發協同作用應用于廢水處理中，不僅可以降解污染物，減少環境污染，還能獲得清潔水資源，降低廢水排放量，有效地實現了印染廢水的回收及利用。

目前，將兩種方法結合的報道較少，多為利用材料光熱轉化特性來提升光催化性能。例如，Fan等人通過層層自組裝將Ag-AgCl/WO₃/g-C₃N₄納米粒子組裝到多巴胺修飾后的密胺海綿上，將多巴胺的光熱轉化效應和納米粒子的光催化活性結合，實現了對污水中甲氧芐啶的高效降解(ACS Appl.Mater.Interfaces,2021,13,31066-31076)。但上述方法僅是提高了對于污水的降解效率，并沒有實現光催化降解和光熱水蒸發的協同效應，無法有效地實現高效水處理和廢水減量化等目標。

發明內容

針對上述現有的技術問題，本發明的首要目的在于提供一種光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料，包括光熱層和光催化層，通過光熱層和光催化層之間的協同作用，極大地提升了光熱水蒸發效率和光催化效率，在降解有機污染物使廢水達到排放標準的同時，還能獲得清潔蒸餾水，減少廢水排放量，實現廢水中有價值組分的濃縮回收及再利用，有效減低了印染廢水的處理成本，提高了廢水處理的效率。

本發明的第二個目的在于提供一種光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料的制備方法。

本發明的第三個目的在于提供上述光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料在光催化降解和/或光熱水蒸發中的應用。

為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種光熱蒸發與光催化協同的污水處理材料，所述污水處理材料為脫木質素木材，包括上層光熱層和下層光催化層，所述上層光熱層為經表面碳化處理的碳化層，所述下層光催化層負載有光催化降解材料。