一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法技术

本发明专利技术提供一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法，包括制备硫掺杂纳米二氧化钛、使用得到的硫掺杂纳米二氧化钛制备改性涂料、制备铝合金微弧氧化薄膜、将得到的改性涂料涂覆在微弧氧化薄膜上等步骤，从而得到所述的纳米涂装结构。本发明专利技术提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构具有催化降解效率高、易回收、可循环使用的优点，通过特殊的应用方法，可以重复多次进行循环使用。

Nano coating structure for recycling sewage treatment and its application method

The invention provides a nano-coating structure for recycling sewage treatment and its application method, which comprises the steps of preparing sulfur-doped nano-titanium dioxide, preparing modified coating by using sulfur-doped nano-titanium dioxide, preparing aluminum alloy micro-arc oxidation film, and coating the obtained modified coating on micro-arc oxidation film, etc. The nano coating structure is obtained. The nano-coating structure for recycling sewage treatment provided by the invention has the advantages of high catalytic degradation efficiency, easy recovery and recycling use, and can be repeatedly recycled through special application methods.

【技术实现步骤摘要】
一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法
本专利技术涉及污水处理材料
，特别涉及一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法。
技术介绍
水资源的过度消耗和环境污染导致水资源短缺成为全球关注的重大问题。特别是在我国水资源地区分布不均衡、水资源相对贫乏的前提下，由于监管等问题，造成了水体资源的污染情况十分严重。水体污染破坏生态环境，危害人体健康，影响国民生机，大大制约了国民经济发展，因此，污水处理和精华是目前亟待解决的一大问题。影响水体质量的因素主要是水中有机污染物和微生物，其中有机污染物在环境中降解缓慢，滞留时间长，可通过生物放大和食物链的富集输送作用对人体健康造成重大威胁。目前，国内处理含较多有机污染物的废水多以生物法、化学法为主，但去除效果较差，且回收利用难度较高，出水难以稳定达到国家规定的排放标准，有的还会造成二次污染。光催化氧化进行污水处理是一种可持续发展的新型水处理技术，主要使用的是纳米二氧化钛作为处理剂，具有稳定性好、对人体无毒、成本低等优点。但目前的纯二氧化钛只能吸收紫外光，催化的效率较低，同时粉末状的纳米二氧化钛颗粒细微，在污水中容易凝聚、不易沉降，难以回收再次利用。
技术实现思路
为解决上述提到的现有技术中纳米二氧化钛存在的催化效率低、易凝聚、难以回收循环使用的问题，本专利技术提供一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法，具体技术方案如下：一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，包括以下制备步骤：步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛①将羟基纤维素加入无水乙醇中，持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入钛酸丁酯，再加入硫脲，得到混合溶液A；②将盐酸溶于去离子水中，一边搅拌一边加入无水乙醇，得到混合溶液B；③在搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；④将干燥处理后的凝胶用程序升温煅烧，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料①将聚氨酯树脂、羟乙基纤维素与水混合，搅拌的同时加入分散剂、活性稀释剂，再继续搅拌得到混合物C；②将混合物C投入研磨机，加入硫掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌和石墨烯，搅拌得到混合物D；③将混合物D投入搅拌机，加入流平剂、消泡剂、固化剂，搅拌过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；步骤三、制备微弧氧化薄膜①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；步骤四、制备纳米涂装结构将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构。进一步地，包括以下制备步骤：步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛①将10～15份羟基纤维素加入30～50份无水乙醇中，以900～1100转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入5～10份钛酸丁酯，再加入8～15份硫脲，得到混合溶液A；②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度20％～25％的盐酸溶液30～50份，一边以120～180转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入20～30份无水乙醇，得到混合溶液B；③在120～180转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料①将30～35份聚氨酯树脂、5～10份羟乙基纤维素与30～40份水混合，以800～950转/min的速率搅拌，搅拌的同时加入0.7～1.2份分散剂、2～2.5份活性稀释剂，持续搅拌80～120min得到混合物C；②将混合物C投入研磨机，加入20～35份硫掺杂纳米二氧化钛、6～9份纳米氧化锌和9～12份石墨烯，以1800～2200转/min的速率搅拌持续90min～120min得到混合物D；③将混合物D投入搅拌机，加入1.2～1.5份流平剂、0.5～0.8份消泡剂、15～20份固化剂，以1000～1200转/min的速率搅拌持续50min～60min，过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；步骤三、制备微弧氧化薄膜①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；所述恒流-脉冲微弧氧化装置的功率为10Kw，所述氧化条件为配置的Na2SiO3为30g/L、NaOH为1.2g/L、C3H8O3为5mL/L的氧化液；②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；步骤四、制备纳米涂装结构将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构；其中所述份数为重量份数。进一步地，所述流平剂为环氧乙烷改性聚二甲基硅氧烷；所述消泡剂为高碳醇消泡剂；所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚；所述分散剂为聚丙烯酸钠盐；所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。进一步地，所述铝合金薄层的厚度为200～350μm。进一步地，所述凝胶的干燥处理过程为：将凝胶置于真空干燥箱中，在60℃下干燥36h。进一步地，所述微弧氧化的工艺为：峰值电流密度15A/dm2，基值为0，占空比为50％，频率100Hz，温度32～35℃，氧化时间为45min。进一步地，所述铝合金的各成分的质量分数为：11.0％～13.0％Si，1.0％～2.0％Cu，0.4％～1.0％Mg，0.3％～0.9％Mn，Al为余量。本专利技术还提供一种如上述任意所述的循环使用处理污水的纳米涂装结构的应用方法，将所述纳米涂装结构铺设在污水中，在对有机及无机污染物充分进行光催化降解、氧化后，将所述的纳米涂装结构取出，干燥后置于140～160℃真空环境下，接入48A/220V直流电，时间为1～3h，之后即可再次循环使用。本专利技术提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构具有以下有益效果：(1)使用硫掺杂纳米二氧化钛。硫元素进入了纳米二氧化钛的晶格中，取代了部分氧原子而形成了TiO2-xSx，从而导致纳米二氧化钛的初始吸收带转移到更低的能级范围，有利于提高纳米二氧化钛的光催化活性，使其在更大的波长范围内发生光电反应。其中，添加的硫的含量应当适当，过少的硫对纳米二氧化钛的初始吸收带的转移影响较小，光催化活性提高不大，若硫过量，则会形成新的复合中心，导致光剩电子和空穴的形成复合，使纳米二氧化钛对光的利用率下降，从而降低了光催化活性。因此，在制备时添加的钛酸丁酯和硫脲的量应保持一定的平衡，才可以最大化硫掺杂纳米二氧化钛的光催化活性。(2)将硫掺杂纳米二氧化钛制成改性涂料，涂料为透明状，同时在涂料制备的过程中添加入石墨烯和纳米氧化锌，石墨烯具有十分优秀的导电率，在硫掺杂纳米二氧化钛光催化降解的过程中，可以有效地串联起涂层中的各个位置的硫掺杂纳米二氧化钛的电子转移，使形成的空穴量增大，生成超氧自由基和羟基自由基的效率提升，从而大大提升了光催化降解的效率。加入的纳米氧化锌具有散射紫外线的能力，可以充分地使涂层表面的硫掺杂纳米二氧化钛发生光电效应，同时纳米氧化锌在光照射下同样可以会发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛①将羟基纤维素加入无水乙醇中，持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入钛酸丁酯，再加入硫脲，得到混合溶液A；②将盐酸溶于去离子水中，一边搅拌一边加入无水乙醇，得到混合溶液B；③在搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；④将干燥处理后的凝胶用程序升温煅烧，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料①将聚氨酯树脂、羟乙基纤维素与水混合，搅拌的同时加入分散剂、活性稀释剂，再继续搅拌得到混合物C；②将混合物C投入研磨机，加入硫掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌和石墨烯，搅拌得到混合物D；③将混合物D投入搅拌机，加入流平剂、消泡剂、固化剂，搅拌过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；步骤三、制备微弧氧化薄膜①采用恒流‑脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；步骤四、制备纳米涂装结构将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构。...

【技术特征摘要】
1.一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛①将羟基纤维素加入无水乙醇中，持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入钛酸丁酯，再加入硫脲，得到混合溶液A；②将盐酸溶于去离子水中，一边搅拌一边加入无水乙醇，得到混合溶液B；③在搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；④将干燥处理后的凝胶用程序升温煅烧，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料①将聚氨酯树脂、羟乙基纤维素与水混合，搅拌的同时加入分散剂、活性稀释剂，再继续搅拌得到混合物C；②将混合物C投入研磨机，加入硫掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌和石墨烯，搅拌得到混合物D；③将混合物D投入搅拌机，加入流平剂、消泡剂、固化剂，搅拌过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；步骤三、制备微弧氧化薄膜①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；步骤四、制备纳米涂装结构将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构。2.根据权利要求1所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛①将10～15份羟基纤维素加入30～50份无水乙醇中，以900～1100转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入5～10份钛酸丁酯，再加入8～15份硫脲，得到混合溶液A；②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度20％～25％的盐酸溶液30～50份，一边以120～180转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入20～30份无水乙醇，得到混合溶液B；③在120～180转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料①将30～35份聚氨酯树脂、5～10份羟乙基纤维素与30～40份水混合，以800～950转/min的速率搅拌，搅拌的同时加入0.7～1.2份分散剂、2～2.5份活性稀释剂，持续搅拌80～120min得到混合物C；②将混合物C投入研磨机...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宁，
申请(专利权)人：魏宁，
类型：发明
国别省市：广东,44