利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法技术

利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法，包括如下步骤：(1)制备还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂；(2)制造耐水、耐冲击铝基交联剂，与催化剂形成均质混合物，加入到生产高密度聚乙烯纤维网的纤维浆料中，或并制作成具有纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网；(3)在空气中自然干燥后，再置于烘房内恒温烘干；(4)将石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网设置到河涌上，使之与水面接触，同时接受光照，对河涌黑臭水体进行整治。本发明专利技术无需曝气增氧，节能环保，而且成本更低，工艺更简单。

【技术实现步骤摘要】
利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法
本专利技术涉及水处理
，具体涉及利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法。
技术介绍
黑臭是水体有机污染的一种极端现象，是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。水体黑臭的直接原因是由于DO溶解氧不足造成的，而污染物的排放是造成水体黑臭的根源。河流黑臭现象其实是一种生物化学现象，水体中有机物质的厌气分解。认为水体中的有机物质在分解过程中耗氧大于复氧，造成缺氧环境，厌氧微生物分解有机物产生大量的臭味气体逸出水面进入大气，致使水体黑臭。详细的来说，水体黑臭主要有以下几个方面的原因：(1)水体有机污染城市河流不仅供水，同时也已成为城市工业废水、居民生活污水的主要排放场所。随着工业废水和生活污水的大量排放，河流中有机碳污染物(COD、BOD)、有机氮污染物(NH3-N)以及含磷化合物负荷不断加大。有机污染物在分解过程中耗氧大于复氧，造成水体缺氧，厌氧微生物大量繁殖并分解有机物产生大量有臭气体如甲烷(CH4)、硫化氢(H2S)、氨(NH3)等逸出水面进入大气使水体发臭。有机物主要是指糖类、蛋白质、油脂、氨基酸、酯类等。这些物质以悬浮态或溶解态存在于污废水中。排入水体后能在微生物作用下分解成CO2和水等简单无机物，同时消耗大量的氧。除此之外，当水体中受到有机碳与有机氮以及有机磷污染物污染时，无论其中是否有充分的DO，在适合的水温下都将受到好氧放线菌或厌氧微生物的降解，排放出不同种类发臭物质，引起水体不同程度的黑臭。造成水体黑臭的根本原因是有机污染日益严重，水体稀释自净能力的差距越来越大。(2)氨氮、总磷污染生活污水中各种有机还原氮磷物质在水体中缓慢的好氧降解，导致水体DO降低。含氮有机物降解的耗氧远大于碳有机物降解的耗氧，氮磷物质与一般的碳水化合物一起参与耗氧过程，使水体中DO降低，导致水质恶化，发黑发臭。从污染物耗氧、污染物降解能力、水体氧平衡和水文条件等方面剖析这种水质污染的原因，进而提出解决河段水污染控制的有效途径。河段DO低，局部水体发黑发臭的主要原因是水体中NH3-N太多，大量消耗水中的DO所致。(3)底泥以及底质的再悬浮城市河流污染的特点就是不仅是其水质受到严重污染，而其底泥的污染也非常严重。水体中的大量污染物沉淀并累积在河流底泥中，某种意义上，底泥是排入河流中各种污染的主要归属之一。大量的污染严重的底泥在物理、化学和生物等一系列作用下，吸附在底泥颗粒上的污染物与孔隙水发生交换，从而向水中释放污染物，造成水体二次污染，导致河道水体常年黑臭；大量的底泥也为微生物提供了繁殖的温床,在这些微生物中，放线菌和蓝藻类对水体黑臭贡献最大。沉积在河床底部的污泥，由于水流的冲刷、人为扰动，大型工程的建设以及生物活动均能引起底泥再悬浮。悬浮于水流中的底泥颗粒本身对水体也起着致黑的作用，悬浮颗粒物中主要致黑成分为易被氧化的硫化亚铁和硫化亚锰，即本身有颜色的则参与致黑。不同扰动下底泥再悬浮对河涌黑臭的影响研究中，得出随着扰动速度的增加可以加剧河流水质的黑臭程度。(4)水体热污染城市河流的热污染是指河流两岸工厂向水体排放的高温废水，如电站的冷却水，它不仅能威胁到河流中水生生物的繁殖和生存，同时它使局部甚至整个河流的水温上升，而水温是促进水体发臭的一个重要因素。水体温度低于8℃和高于35℃时，河流一般不产生黑臭，因为在这个温度段内放线菌分解有机污染物，产生乔司眯的活动受到抑制。而在25℃时放线菌的繁殖达到最高，河流的黑臭也达到最大。因此当河流受到有机物污染且水温适宜的情况下，微生物强烈的活动会使水体中的有机物质大量分解，生成各种发臭物质，从而引起河流出现不同程度的黑臭。(5)其他因素如重金属污染：重金属污染也是城市河流污染类型的一种，对河流黑臭的贡献主要在于水体中铁、锰的浓度，而悬浮物质中的铁、锰是重要的致黑因子之一。如航运：城市河流的主要功能之一就是航运。船舶污染是一种综合性的污染，但总体来说主要和运输货物的性质、船上的生活污水、垃圾、粪便以及废油的排放有关。而航运对河流产生黑臭还有一大贡献,就是它会导致河流沉积物发生再悬浮。此外，生活、工业垃圾的随意堆放、城市暴雨径流、支流泄水或上游的污水等对河流的黑臭均具有不同程度的贡献。目前解决河涌水体DO溶解氧不足问题，主要有以下技术方法：一、直接增氧泵曝气增氧，缺点需要耗费大量的能源，而且在曝气前期，会有大量的臭气散发出来，影响周边居民正常生活，市民意见大。需要每天24小时持续曝气，电费成本高。二、加大上游补水，缺点是河涌一退潮，补的水又流走。三、挖掘清走河涌底淤泥，下大雨暴雨后，又随雨污冲刷进河涌。四、河涌中种植水草植物，影响河涌原有的功能，容易滋生蚊虫，而且植物本身死后腐烂形成二次污染。五、微生物技术，可以降低河涌黑臭，但持续不长久。因此，亟需研究一种新的整治河涌黑臭水体的方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法。利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法，包括如下步骤：(1)通过水热-热处理-水热法,构造了还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂,利用无定形碳作为TiO2纳米晶与石墨烯二维平面之间的异质结构界面,提高了TiO2与石墨烯的复合效果,提升了其可见光催化活性；(3)制造耐水、耐冲击铝基交联剂，并将步骤(1)得到的还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂与所述铝基交联剂制备成均质混合物，将均质混合物加入到生产高密度聚乙烯纤维网的纤维浆料中，或一并附着到高密度聚乙烯纤维网上，制作成具有纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网；(3)将步骤(2)得到的纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网在空气中自然干燥后，再置于烘房内烘干，得到石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网；(4)将步骤(3)得到的石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网设置到河涌上，使之与水面接触，同时接受光照，对河涌黑臭水体进行整治。作为一种优选的技术方案，步骤(1)详细工艺为：以鳞片石墨为原料，以浓H2SO4和KMnO4为氧化剂，通过两步法，先制得氧化石墨，再通过超声分散制得氧化石墨烯；在180℃下通过溶剂热法，以氧化石墨烯和Ti(OBu)4作为初始反应物，在乙醇溶剂中，合成还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂。作为一种优选的技术方案，步骤(2)中的详细工艺为：先用无水乙醇稀释铝酸丁酯，再加入冰醋酸、无水乙醇、水的混合溶液，混合溶液中水和无水乙醇的体积比例为1：10，入混合器中，启动搅拌，升温到70℃-80℃，搅拌10-30分钟，得稳定均匀澄清透明的浅黄色溶胶，随后缓慢加入纳米氧化铝悬浮液，保持温度在40℃，得到耐水、耐冲击铝基交联剂；取铝基交联剂，将铝基交联剂升温至50℃，后缓慢加入还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂悬浮液，铝基交联剂为混合物总重量的0.1-2wt％，加完后继续搅拌15-20分钟，得到均质混合物；然后将均质混合物加入到生产高密度聚乙烯纤维网的纤维浆料中，或附着到高密度聚乙烯纤维网上，制作成具有纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网。作为一种优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂；(2)制造耐水、耐冲击铝基交联剂，并将步骤(1)得到的还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂与所述铝基交联剂制备成均质混合物，将均质混合物加入到生产高密度聚乙烯纤维网的纤维浆料中，或附着到高密度聚乙烯纤维网上，制作成具有纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网；(3)将步骤(2)得到的纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网在空气中自然干燥后，再置于烘房内恒温烘干，得到石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网；(4)将步骤(3)得到的石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网设置到河涌上，使之与水面接触，同时接受光照，对河涌黑臭水体进行整治。

【技术特征摘要】
1.利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂；(2)制造耐水、耐冲击铝基交联剂，并将步骤(1)得到的还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂与所述铝基交联剂制备成均质混合物，将均质混合物加入到生产高密度聚乙烯纤维网的纤维浆料中，或附着到高密度聚乙烯纤维网上，制作成具有纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网；(3)将步骤(2)得到的纳米光催化薄膜涂层的高密度聚乙烯纤维网在空气中自然干燥后，再置于烘房内恒温烘干，得到石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网；(4)将步骤(3)得到的石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒高密度聚乙烯纤维网设置到河涌上，使之与水面接触，同时接受光照，对河涌黑臭水体进行整治。2.如权利要求1所述的利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法，其特征在于，步骤(1)详细工艺为：以鳞片石墨为原料，以浓H2SO4和KMnO4为氧化剂，通过两步法，先制得氧化石墨，再通过超声分散制得氧化石墨烯；在180℃下通过溶剂热法，以氧化石墨烯和Ti(OBu)4作为初始反应物，在乙醇溶剂中，合成还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂。3.如权利要求1所述的利用石墨烯改性纳米二氧化钛光触媒纤维网整治河涌黑臭水体的方法，其特征在于，步骤(2)中的详细工艺为：先用无水乙醇稀释铝酸丁酯，再加入冰醋酸、无水乙醇、水的混合溶液，混合溶液中水和无水乙醇的体积比例为1：10，入混合器中，启动搅拌，升温到70℃-80℃，搅拌10-30分钟，得稳定均匀澄清透明的浅黄色溶胶，随后缓慢加入纳米氧化铝悬浮液，保持温度在40℃，得到耐水、耐冲击铝基交联剂；取铝基交联剂，将铝基交联剂升温至50℃，后缓慢加入还原氧化石墨烯改性纳米二氧化钛异质结构复合光催化剂悬浮液，铝基交联剂...

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