本发明专利技术涉及一种用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催化剂及其制备方法与应用，该光催化剂由二氧化钛、活性三氧化二铝和铜氧化物组成，二氧化钛和铜氧化物均匀分布在活性三氧化二铝表面，各成分质量百分含量为：二氧化钛6％～40％，活性三氧化二铝50％～92％，铜氧化物2％～10％。本发明专利技术的光催化剂具有TiO2分布均匀、Cu物种类型可控的优点，在选择性降解DDT和六六六污染物的过程中表现出高的催化活性和选择性。
【技术实现步骤摘要】
一种用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催 化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种水处理过程中生物惰性污染物活化的光催化剂及其制备方法与 应用，将难以生物降解的有机氯惰性污染物通过光催化的方法进行处理，属于水处理技术 领域。
技术介绍
随着现代农业和工业的快速发展，水资源短缺和污水处理面临严峻的挑战。我国 各地区江河系大多遭受污染，水质污染使很多城市水体水质劣于IV类，50%的城市供水水 源地达不到饮用水标准，南方城市水质型缺水超过60%，水危机已成为严峻的现实问题。 如何提高水质和水处理效率，是当前我国水处理行业急需解决的问题。日益恶化 的水质已使传统的给水和排水工艺显得力不从心，其中难以生物降解的污染物是主要原因 之一，例如有机氯农药、合成洗涤剂等的大量应用，使江河、湖泊中的难生物降解污染物持 续积累，给供排水厂带来极大的压力。针对这种状况，目前出现了多种新工艺，最具代表性 的是高级氧化技术和生物处理技术。前者主要通过强氧化剂（如臭氧、双氧水或二氧化氯） 将难以降解的污染物分子氧化为小分子或彻底氧化，虽然此方法是解决难降解污染物的有 效途径，但同时存在生成有毒有害物质（如高致癌物质三氯甲烷）和再次生成难降解的小 分子化合物的风险。生物处理技术可有效避免高级氧化造成的二次污染，通过微生物的作 用能使有机污染物得到有效降解，生物代谢产物毒性小或无毒，大大降低了后续水处理的 负担，有利于实现有机污染物的无害化处理。然而，生物处理技术亦有其局限性，其中难以 生物降解的有机物制约着生物处理技术的推广和应用。针对这种状况，目前多以寻求新的 菌种，以适应不同有机污染物生物降解的要求，此种方法虽能在一定程度上起到作用，但有 机污染物种类千差万别，新品种不断推出；并且培养新菌种的历程长、工作量大，对于解决 此问题显得力不从心。另一种具有吸引力的方法是先将生物惰性的难降解有机污染物分子 从分子结构和分子量等方面进行改变，使其能够进行生物降解，此方法中分子的改变不同 于高级氧化，其过程是可控的、有选择性的，可谓分子的生物活化。 生物惰性污染物分子通常具有分子结构对称性强（如六六六，苯的衍生物等），稳 定性高和分子量大等特点，通常在温和的条件下难以将其分子结构加以改变，然而借助于 光催化技术，使这种分子生物活化成为可能。通过对光催化剂的设计，可以调变其氧化 还原能力，目前文献已表明，其氧化还原能力可以将水变为H 2和02，因此有能力对生物惰性 分子结构在温和条件下进行改变，并能够实现分子结构改变的可控性和选择性。 二氧化钛由于其本身的特殊物理化学、酸碱、半导体、光催化和稳定等特性，早就 引起了诸多研究者的兴趣，现已在多个领域广泛应用；在光催化领域，二氧化钛是研究最多 的催化材料，早已有文献报道Ti0 2光催化制氢的成果。由于Ti02的带隙较宽，真空电位较 高，具有较强的氧化还原能力，而且通过掺杂、敏化等手段还可以改变其氧化还原能力和吸 收光谱带，可调变余地大，因此Ti0 2是一种惰性生物分子光催化活化的理想材料。 但是，目前使用的二氧化钛光催化剂多为纯二氧化钛制得，不仅比表面积小、强度 差，而且在选择性和催化活性方面均不理想。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子 活化的光催化剂及其制备方法与应用。 本专利技术利用光催化剂将水处理过程中的生物惰性污染物进行活化，特别是将有机 氯类惰性污染物进行活化，便于微生物的利用和代谢。 本专利技术的技术方案如下： 一种用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催化剂，由二氧化钛、活 性三氧化二铝和铜氧化物组成，二氧化钛和铜氧化物均匀分布在活性三氧化二铝表面，各 成分质量百分含量为：二氧化钛6 %?40 %，活性三氧化二铝50 %?92 %，铜氧化物2 %? 10%。 根据本专利技术，优选的，所述的光催化剂各成分质量百分含量为：二氧化钛20%? 35 %，活性三氧化二铝55 %?75 %，铜氧化物5 %?10 %。 根据本专利技术，优选的，所述的活性三氧化二铝为Y-A120 3，所述的二氧化钛为锐钛 矿型二氧化钛，所述的铜氧化物为CuO和Cu20形式，更优选的，CuO和Cu 20的质量比为1 : (0? 02 ?0? 1)。 根据本专利技术，上述光催化剂的制备方法，步骤如下： (1)将Y _A1203加入到由可溶性铜盐、EDTA *4Na和吡啶组成的混合水溶液中浸渍 12h ;浸渍完成后，用去离子水洗涤固体至洗液为中性，并于100?110°C烘干10?15h ; 所述的Y _A1203与可溶性铜盐中铜元素的质量比为（50?92) : (2?10)，所述的 混合水溶液中可溶性铜盐的浓度为2?16wt%，所述的EDTA *4Na的浓度为2?2. 5wt%， 所述的吡啶的浓度为2?2. 5wt% ; (2)将正钛酸溶解于浓度为20?30wt %的双氧水溶液中，混合均勻，得正钛酸的 双氧水溶液；正钛酸的用量以二氧化钛计，与步骤⑴中Y-A120 3的质量比为（6?40): (50 ?92); (3)将步骤⑴烘干后的固体浸渍于正钛酸的双氧水溶液中10?15h，过滤，固体 在100?110°C烘干10?15h ; (4)将步骤（3)中烘干后的固体以10_18°C /min的升温速率升温至450?550°C， 恒温3-6小时，降至室温； (5)将步骤⑷中所得的样品加入到10?20wt %的甲醛溶液中浸渍10?15h， 50?70°C真空干燥10?15h，即得光催化剂。 根据本专利技术，优选的，步骤（1)中所述的Y_A1203与可溶性铜盐中铜元素的质量比 为（55?75) : (5?10)，所述的混合水溶液中可溶性铜盐的浓度为3?8wt% ; 所述的可溶性铜盐为硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜或/和氯化铜，更优选硝酸铜。 根据本专利技术，优选的，步骤（2)中正钛酸的用量以二氧化钛计，与步骤（1)中 Y -A1203的质量比为（20?35) : (55?75)。 根据本专利技术，优选的，步骤（4)中所述的升温速率为15?18°C/min，升温至480? 520。。。 根据本专利技术，优选的，步骤（5)中所述的甲醛溶液的浓度为15wt%。 根据本专利技术，步骤（1)中所述的Y_A1203可用现有市购产品；也可用工业氢氧化 铝高温快速脱水工艺生产的活性Y_A1 203，可制成球形或条型，优选球形。均按现有技术即 可。 根据本专利技术，步骤（2)中所用的正钛酸可用现有市购产品；也可用偏钛酸与浓氢 氧化钠溶液l〇〇°C下反应三小时，转变为正钛酸钠，经水洗得正钛酸；偏钛酸可为工业硫酸 法生产，也可为工业氯化法生产，优选工业硫酸法生产的偏钛酸。均按现有技术即可。 根据本专利技术，上述光催化剂用于活化降解污水中有机氯惰性污染物，尤其是用于 活化降解污水中的双对氯苯基三氯乙烷（简称DDT)和六六六（六氯环己烷）等有机氯惰 性污染物效果更佳。 根据本专利技术，上述光催化剂的具体应用步骤如下： 将光催化剂粉碎，装入光催化反应器中，通入有机氯惰性污染物的污水，常温、常 压下光照本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催化剂，其特征在于，该光催化剂由二氧化钛、活性三氧化二铝和铜氧化物组成，二氧化钛和铜氧化物均匀分布在活性三氧化二铝表面，各成分质量百分含量为：二氧化钛6％～40％，活性三氧化二铝50％～92％，铜氧化物2％～10％。
【技术特征摘要】
1. 一种用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催化剂，其特征在于，该光 催化剂由二氧化钛、活性三氧化二铝和铜氧化物组成，二氧化钛和铜氧化物均匀分布在活 性三氧化二铝表面，各成分质量百分含量为：二氧化钛6 %?40 %，活性三氧化二铝50 %? 92%，铜氧化物2%?10%。2. 根据权利要求1所述的用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催化剂， 其特征在于，所述的光催化剂各成分质量百分含量为：二氧化钛20%?35%，活性三氧化 二铝55%?75%，铜氧化物5%?10%。3. 根据权利要求1所述的用于水处理过程中有机氯惰性污染物分子活化的光催化剂， 其特征在于，所述的活性三氧化二铝为Y _A1203，所述的二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛，所 述的铜氧化物为CuO和Cu20形式，更优选的，CuO和Cu20的质量比为1 : (0. 02?0. 1)。4. 一种权利要求1?3任一项所述的光催化剂的制备方法，步骤如下： (1) 将Y-A1203加入到由可溶性铜盐、EDTA*4Na和吡啶组成的混合水溶液中浸渍12h ; 浸渍完成后，用去离子水洗涤固体至洗液为中性，并于1〇〇?ll〇°C烘干10?15h ; 所述的Y_A1203与可溶性铜盐中铜元素的质量比为（50?92) :(2?10)，所述的混合 水溶液中可溶性铜盐的浓度为2?16wt%，所述的EDTA *4Na的浓度为2?2. 5wt%，所述 的吡啶的浓度为2?2. 5wt% ; (2) 将正钛酸溶解于浓度为20?30wt%的双...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文郁，王玉节，申焕，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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