一种N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺及其应用制造技术

技术编号:19618222 阅读:25 留言:0更新日期:2018-12-01 04:02
本发明专利技术涉及一种N‑SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺及其应用,该工艺以活性炭为载体,N‑SrTiO3光催化剂为活性组分,采用微波法在活性炭上负载一定量的光催化剂以制备N‑SrTiO3/活性炭复合物,新型材料用于电镀废水中重金属及COD的处理具有高效、原料廉价易得、易分离、可重复利用、不会产生二次污染等优点。本发明专利技术利用高比表面积的活性炭作为光催化剂的载体,微波法合成高比表面积的N‑SrTiO3/活性炭处理材料,同时微波法可大大缩短反应时间,提高材料催化性能;此外,活性炭上负载掺杂N改性后的SrTiO3,两者具有协同效应,重金属及COD的处理效果好,N‑SrTiO3/活性炭处理材料的稳定性高;本发明专利技术工艺制备过程简单易控,具有很好的经济效益。

Microwave-assisted synthesis of N-SrTiO3/activated carbon treatment material and its application

The invention relates to a microwave synthesis process and application of N_SrTiO3/activated carbon treatment material. The process takes activated carbon as carrier, N_SrTiO3 photocatalyst as active component, and uses microwave method to load a certain amount of photocatalyst on activated carbon to prepare N_SrTiO3/activated carbon composite. The new material is used in electroplating wastewater. The treatment of heavy metals and COD has the advantages of high efficiency, low cost, easy separation, reusability and no secondary pollution. The present invention uses activated carbon with high specific surface area as the carrier of photocatalyst to synthesize high specific surface area N Sr Ti 3/activated carbon treatment material by microwave method. At the same time, the microwave method can greatly shorten the reaction time and improve the catalytic performance of the material. In addition, the activated carbon loaded with N-doped Sr Ti 3 has synergistic effect and heavy weight. The treatment effect of metal and COD is good, and the stability of N_SrTiO3/activated carbon treatment material is high; the preparation process of the invention is simple and easy to control, and has good economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺及其应用
本专利技术属于废水处理
,涉及一种废水处理用新型复合材料的制备,具体地说是涉及一种N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺及其应用。
技术介绍
活性炭是一种具有高度发达孔隙结构,物理化学性质稳定的优良吸附剂。它是利用富含碳的有机材料,如木炭、优质煤、果壳等,在高温和一定压力下经催化活化而制成的。活性炭内部有众多微小孔隙交错相通,其孔径为1×10-10μm~1×10-6μm,这使得活性炭的比表面积高达1000m2/g以上,发达的孔隙结构是活性炭拥有强大吸附性能的主要原因。近年来,活性炭作为一种高科技的环保工程材料,已经逐渐开始应用于水和空气的净化,以及有机污染物的处理,一般而言,活性炭主要用于最后的深度处理工艺。利用活性炭吸附技术去除工业废水中重金属离子及COD的方法在国内外得到日益广泛的应用,该工艺具有设备简单、占地面积小、不产生二次污染等优点。此外,光催化技术也是一种新型的高级催化氧化技术,可以氧化降解水中的苯系物、含氯化合物、合成染料、表面活性剂和农药等各类有机物,还原处理水中的铅、铬、铂、金等重金属离子。具有操作简单、成本低、降解速率快、反应条件温和、无二次污染等优点,是一种新型绿色节能的水污染处理技术。利用N掺杂改性光催化剂SrTiO3,使催化剂形成新的吸收带,拓展催化剂对光的吸收范围,这种方法能有效地提高光催化剂的催化活性。以活性炭作为催化剂载体,将金属氧化物等其他催化剂负载在其表面,可以提高活性炭以及金属氧化物等催化剂的催化效能。活性炭作为电子受体,将光催化剂产生的电子传递给污染物,进而起到降解的效果,在废水处理中两者的协同作用既能有效吸附重金属及COD,又能起到强化催化降解治理废水的作用。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足,本专利技术提供了一种N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺及其应用,该工艺具有操作简单、成本低、降解速率快、反应条件温和、无二次污染等优点,同时采用微波合成法可以大大缩短反应时间,提高材料的催化性能。一种N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,包括下述步骤:(1)将钛酸四丁酯溶于异丙醇中,记为a溶液;将硝酸锶溶于蒸馏水中,记为b溶液;搅拌下,将b溶液滴加入a溶液中,再加入矿化剂和N源搅拌溶解后得混合液;(2)按光催化剂负载量称取一定比例的活性炭,均匀分散于混合液中,在微波反应器中搅拌并反应,结束后经冲洗,干燥得N-SrTiO3/活性炭处理材料。本专利技术工艺以活性炭为载体,N-SrTiO3光催化剂为活性组分,采用微波法在活性炭上负载一定量的光催化剂以制备N-SrTiO3/活性炭复合物,本专利技术采用微波反应器不仅可以使得反应时间大大缩短,同时还可以提高材料的催化性能。作为优选,步骤(1)中,所述钛酸四丁酯与硝酸锶的摩尔比为1:0.9~1.2。作为优选,步骤(1)中,矿化剂为氢氧化钾水溶液,N源为六次甲基四胺,搅拌时间为0.5~2h。作为优选,步骤(2)中活性炭用1M的硝酸浸泡处理0.5~1h,比表面积为1200~1500m2/g。作为优选,步骤(2)中光催化剂负载量为1~10wt%。作为优选,步骤(2)中微波反应温度为100~180℃,反应时间为5~20min。作为优选,步骤(2)中光催化剂SrTiO3是经过N掺杂改性后的材料,N-SrTiO3/活性炭处理材料的比表面积为1000~1500m2/g。本专利技术还提供了上述工艺制备得到的N-SrTiO3/活性炭处理材料在废水处理中的应用。作为优选,所述应用包括下述步骤:取一定量电镀厂电镀废水,加入一定质量的N-SrTiO3/活性炭处理材料,分析检测加入N-SrTiO3/活性炭处理材料前后电镀废水中的重金属离子和COD的浓度;其中,所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的质量与电镀废水的体积比为1~5g:1L。作为优选,所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的应用,包括下述步骤:(1)将3.40g钛酸四丁酯溶于100ml异丙醇中,记为a溶液;将2.21g硝酸锶溶于100ml蒸馏水中,记为b溶液;搅拌下,将b溶液逐滴加入a溶液中,0.1M氢氧化钾水溶液作为矿化剂,再加入0.28g六次甲基四胺作为掺杂的N源,搅拌溶解后得混合液;(2)按光催化剂负载量为5wt%称取活性炭,均匀分散于混合液中,在微波反应器中于100℃下搅拌并反应20min,结束后用乙醇冲洗产物,在鼓风干燥箱中60℃下干燥24h得N-SrTiO3/活性炭处理材料;(3)在1L电镀厂电镀废水中加入3g的N-SrTiO3/活性炭处理材料,分析检测加入N-SrTiO3/活性炭处理材料前后电镀废水中的重金属离子和COD的浓度。本专利技术利用高比表面积的活性炭作为光催化剂的载体,微波法合成高比表面积的N-SrTiO3/活性炭处理材料,合成周期大大缩短,提高材料催化性能;此外,活性炭上负载掺杂N改性后的SrTiO3,两者具有协同效应,重金属及COD的处理效果好,N-SrTiO3/活性炭处理材料的稳定性高。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明,但本专利技术所要保护的范围并不限于此。实施例1N-SrTiO3/活性炭处理材料的制备:将3.40g钛酸四丁酯溶于100ml异丙醇中,记为a溶液;将2.21g硝酸锶溶于100ml蒸馏水中,记为b溶液;在剧烈搅拌下,将b溶液逐滴加入a溶液中,0.1M氢氧化钾水溶液作为矿化剂,再加入0.28g六次甲基四胺作为掺杂的N源,搅拌溶解后得混合液。按光催化剂负载量为10wt%的比例称取活性炭,均匀分散于混合液中,在微波反应器中于100℃下剧烈搅拌并反应20min,结束后用乙醇冲洗产物,在鼓风干燥箱中60℃下干燥24h,即得N-SrTiO3/活性炭处理材料。废水的处理:在1L临安市某电镀厂电镀废水中加入1g的处理剂,分析检测加入N-SrTiO3/活性炭处理材料前后电镀废水中的重金属离子和COD的浓度。结果显示铬离子的去除率达到93.5%,镉离子的去除率达到91.1%,COD的去除率达到83.4%。实施例2N-SrTiO3/活性炭处理材料的制备:将3.40g钛酸四丁酯溶于100ml异丙醇中,记为a溶液;将2.21g硝酸锶溶于100ml蒸馏水中,记为b溶液;在剧烈搅拌下,将b溶液逐滴加入a溶液中,0.1M氢氧化钾水溶液作为矿化剂,再加入0.28g六次甲基四胺作为掺杂的N源,搅拌溶解后得混合液。按光催化剂负载量为1wt%的比例称取活性炭,均匀分散于混合液中,在微波反应器中于180℃下剧烈搅拌并反应5min,结束后用乙醇冲洗产物,在鼓风干燥箱中60℃下干燥24h,即得N-SrTiO3/活性炭处理材料。废水的处理:在1L临安市某电镀厂电镀废水中加入1g的处理剂,分析检测加入N-SrTiO3/活性炭处理材料前后电镀废水中的重金属离子和COD的浓度。结果显示铬离子的去除率达到91.4%,镉离子的去除率达到90.2%,COD的去除率达到85.3%。实施例3N-SrTiO3/活性炭处理材料的制备:将3.40g钛酸四丁酯溶于100ml异丙醇中,记为a溶液;将2.21g硝酸锶溶于100ml蒸馏水中,记为b溶液;在剧烈搅拌下,将b溶液逐滴加入a溶液中,0.1M氢氧化钾水溶液作为矿化剂本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种N‑SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于包括下述步骤:(1)将钛酸四丁酯溶于异丙醇中,记为a溶液;将硝酸锶溶于蒸馏水中,记为b溶液;搅拌下,将b溶液滴加入a溶液中,再加入矿化剂和N源搅拌溶解后得混合液;(2)按光催化剂负载量称取一定比例的活性炭,均匀分散于混合液中,在微波反应器中搅拌并反应,结束后经冲洗,干燥得N‑SrTiO3/活性炭处理材料。

【技术特征摘要】
1.一种N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于包括下述步骤:(1)将钛酸四丁酯溶于异丙醇中,记为a溶液;将硝酸锶溶于蒸馏水中,记为b溶液;搅拌下,将b溶液滴加入a溶液中,再加入矿化剂和N源搅拌溶解后得混合液;(2)按光催化剂负载量称取一定比例的活性炭,均匀分散于混合液中,在微波反应器中搅拌并反应,结束后经冲洗,干燥得N-SrTiO3/活性炭处理材料。2.根据权利要求1所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于:步骤(1)中,所述钛酸四丁酯与硝酸锶的摩尔比为1:0.9~1.2。3.根据权利要求1所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于:步骤(1)中,矿化剂为氢氧化钾水溶液,N源为六次甲基四胺,搅拌时间为0.5~2h。4.根据权利要求1所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于:步骤(2)中活性炭用1M的硝酸浸泡处理0.5~1h,比表面积为1200~1500m2/g。5.根据权利要求1所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于:步骤(2)中光催化剂负载量为1~10wt%。6.根据权利要求1所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于:步骤(2)中微波反应温度为100~180℃,反应时间为5~20min。7.根据权利要求1所述N-SrTiO3/活性炭处理材料的微波法合成工艺,其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴盈裘伟霞王昆胡煜超王洪亮
申请(专利权)人:浙江正洁环境科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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