一种饮用水催化过滤材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种饮用水催化过滤材料，由多孔载体、亚麻屑、钾水玻璃、向日葵盘、硼酸、钛酸四丁酯、尿素等原料制成，利用光催化降解污染物，能有效解决饮用水中毒害物质超标的问题，且由于使用方法简单，过滤效果强，大幅降低了饮用水处理成本，为饮用水的公共健康问题提供了技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种饮用水催化过滤材料及其制备方法
本专利技术涉及饮用水处理
，尤其涉及一种饮用水催化过滤材料及其制备方法。
技术介绍
随着我国工农业水平的日益发展，大量废弃物排泄到环境中，随土壤下渗、地下水流动带来了饮用水的严重污染，而饮用水标准的进一步严格，饮用水源污染问题更加突出。我国水污染形势严峻，许多地区地下水中污染物含量超标，饮用水污染引起了极大关注，成为目前的一个主要公共健康问题。我国已将保证饮用水安全，寻求经济有效的去污技术作为重点科研项目提上日程。光催化法是一种很有发展前景的水处理技术，由于其可以利用太阳光或者紫外光对多种污染物具有明显的降解效果，因而具有广阔的应用前景。光催化技术用半导体材料作为催化剂，当能量相当于半导体禁带宽度的光照射到催化剂表面时，就会激发半导体内的电子从价带跃迁至导带，形成具有很强活性的电子空穴对，并进一步诱导一系列氧化还原反应的进行，从而达到去除污染物质的目的。二氧化钛作为一种具有光催化能力的半导体材料，以其高化学活性、强氧化能力，同时具有无毒和高稳定性的优点受到了广泛的关注。但是二氧化钛在实际应用中存在两个问题，一是二氧化钛的禁带较宽，只能吸收波长小于387nm的紫外光，而这部分光能仅占到达地面上太阳光能的4%，太阳能利用率很低，而人造紫外光源又具有耗电大、设备昂贵、稳定性差等缺陷，产业化前景不好，二是传统粉末态二氧化钛易产生颗粒团聚现象，影响光利用效率，综合起来其应用受到极大限制。鉴于此，本专利技术针对饮用水的污染处理问题，提出了高效利用二氧化钛制备饮用水催化过滤材料的方法。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种饮用水催化过滤材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种饮用水催化过滤材料，通过以下方法制备：（1）向多孔载体表面均匀喷涂一层质量分数为45-50%的钾水玻璃溶液备用；（2）将亚麻屑洗净后烘干，粉碎过150-160目筛，将其浸泡于7-8倍于其质量的1mol/L的氢氧化钠溶液中6-8小时，期间不断搅拌，之后过滤并用水洗滤渣至pH为中性，再将滤渣烘干，得到亚麻粉备用；（3）将向日葵盘洗净后烘干粉碎，放入高温炉中，在氮气保护下加热至700-800℃，炭化90-120分钟，冷却后取出粉碎，得到向日葵盘炭化料，将炭化料与1mol/L氢氧化钠溶液按料液比1：4-5g/mL混合后浸渍30-40分钟，再过滤取出后用水洗净并烘干，得到活化的炭化料；（4）将硼酸和钛酸四丁酯按照0.5-0.6的硼钛摩尔比混合后加入4-5倍于其体积的无水乙醇中，待其完全溶解后加入总体积7-8%的浓盐酸溶液和20-22%的1%聚乙二醇溶液，搅拌均匀得混合液，在不断搅拌下向混合液中依次加入活化炭化料和尿素，经超声处理后将所得物料烘干后放置于高温炉中加热至550-600℃，焙烧100-120分钟后冷却，用水洗净后烘干，得到固定化掺杂改性的二氧化钛粉末备用；（5）将亚麻粉和步骤4所得二氧化钛粉末按质量比2：（1-1.2）以最大负载量涂布到步骤1所得多孔载体上，将所得载体在60-80℃下烘干干燥后再在100-120℃温度下煅烧处理2-3小时，即得本专利技术催化过滤材料。所述多孔载体为泡沫金属网或多孔陶瓷中的一种。所述步骤4中混合液、活化炭化料、尿素的质量比为（15-18）：（4-5）：（6-7）。所述步骤4中超声条件为在400-450W功率下处理12-15分钟。所述的饮用水催化过滤材料的使用方法为将其按进出水口面积裁剪后安放于待过滤的饮用水进出水口进行催化吸附过滤即可。本专利技术的优点是：本专利技术饮用水催化过滤材料在使用二氧化钛的基础上，通过硼和氮之间的协同共掺杂，产生局部态能级，显著加强其对可见光的吸收，减小二氧化钛的禁带宽度，使二氧化钛在可见光范围内能够得到响应，提高太阳光的利用率；同时利用氢氧化钠活化向日葵盘制备炭化料，令炭化料表面变成蜂巢状结构，不仅为二氧化钛进入到生物质炭内部提供了通道，有利于二氧化钛的均匀负载，而且大大减轻了载体质量，实现了二氧化钛的高效固定，解决了其易产生颗粒团聚的问题；将其应用于饮用水的催化过滤中，利用光催化降解污染物，能有效解决饮用水中毒害物质超标的问题，且由于使用方法简单，过滤效果强，大幅降低了饮用水处理成本，为饮用水的公共健康问题提供了技术支持。具体实施方式一种饮用水催化过滤材料，通过以下方法制备：（1）向多孔陶瓷表面均匀喷涂一层质量分数为45%的钾水玻璃溶液备用；（2）将亚麻屑洗净后烘干，粉碎过150目筛，将其浸泡于7倍于其质量的1mol/L的氢氧化钠溶液中6小时，期间不断搅拌，之后过滤并用水洗滤渣至pH为中性，再将滤渣烘干，得到亚麻粉备用；（3）将向日葵盘洗净后烘干粉碎，放入高温炉中，在氮气保护下加热至700℃，炭化90分钟，冷却后取出粉碎，得到向日葵盘炭化料，将炭化料与1mol/L氢氧化钠溶液按料液比1：4g/mL混合后浸渍30分钟，再过滤取出后用水洗净并烘干，得到活化的炭化料；（4）将硼酸和钛酸四丁酯按照0.5的硼钛摩尔比混合后加入4倍于其体积的无水乙醇中，待其完全溶解后加入总体积7%的浓盐酸溶液和20%的1%聚乙二醇溶液，搅拌均匀得混合液，在不断搅拌下向混合液中依次加入活化炭化料和尿素，其中混合液、活化炭化料、尿素的质量比为16：5：6，并在400W功率下超声处理12分钟，将所得物料烘干后放置于高温炉中加热至550℃，焙烧100分钟后冷却，用水洗净后烘干，得到固定化掺杂改性的二氧化钛粉末备用；（5）将亚麻粉和步骤4所得二氧化钛粉末按质量比2：（1）以最大负载量涂布到步骤1所得多孔载体上，将所得载体在60℃下烘干干燥后再在100℃温度下煅烧处理2小时，即得本专利技术催化过滤材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饮用水催化过滤材料，其特征在于通过以下方法制备： （1）向多孔载体表面均匀喷涂一层质量分数为45‑50%的钾水玻璃溶液备用； （2）将亚麻屑洗净后烘干，粉碎过150‑160目筛，将其浸泡于7‑8倍于其质量的1mol/L的氢氧化钠溶液中6‑8小时，期间不断搅拌，之后过滤并用水洗滤渣至pH为中性，再将滤渣烘干，得到亚麻粉备用； （3）将向日葵盘洗净后烘干粉碎，放入高温炉中，在氮气保护下加热至700‑800℃，炭化90‑120分钟，冷却后取出粉碎，得到向日葵盘炭化料，将炭化料与1mol/L氢氧化钠溶液按料液比1：4‑5g/mL混合后浸渍30‑40分钟，再过滤取出后用水洗净并烘干，得到活化的炭化料； （4）将硼酸和钛酸四丁酯按照0.5‑0.6的硼钛摩尔比混合后加入4‑5倍于其体积的无水乙醇中，待其完全溶解后加入总体积7‑8%的浓盐酸溶液和20‑22%的1%聚乙二醇溶液，搅拌均匀得混合液，在不断搅拌下向混合液中依次加入活化炭化料和尿素，经超声处理后将所得物料烘干后放置于高温炉中加热至550‑600℃，焙烧100‑120分钟后冷却，用水洗净后烘干，得到固定化掺杂改性的二氧化钛粉末备用； （5）将亚麻粉和步骤4所得二氧化钛粉末按质量比2：（1‑1.2）以最大负载量涂布到步骤1所得多孔载体上，将所得载体在60‑80℃下烘干干燥后再在100‑120℃温度下煅烧处理2‑3小时，即得本专利技术催化过滤材料。...

【技术特征摘要】
1.一种饮用水催化过滤材料，其特征在于通过以下方法制备：（1）向多孔载体表面均匀喷涂一层质量分数为45-50%的钾水玻璃溶液备用；（2）将亚麻屑洗净后烘干，粉碎过150-160目筛，将其浸泡于7-8倍于其质量的1mol/L的氢氧化钠溶液中6-8小时，期间不断搅拌，之后过滤并用水洗滤渣至pH为中性，再将滤渣烘干，得到亚麻粉备用；（3）将向日葵盘洗净后烘干粉碎，放入高温炉中，在氮气保护下加热至700-800℃，炭化90-120分钟，冷却后取出粉碎，得到向日葵盘炭化料，将炭化料与1mol/L氢氧化钠溶液按料液比1：4-5g/mL混合后浸渍30-40分钟，再过滤取出后用水洗净并烘干，得到活化的炭化料；（4）将硼酸和钛酸四丁酯按照0.5-0.6的硼钛摩尔比混合后加入4-5倍于其体积的无水乙醇中，待其完全溶解后加入总体积7-8%的浓盐酸溶液和20-22%的1%聚乙二醇溶液，搅拌均匀得混合液，在不断搅拌下向混合液中依次加入活化炭化料和尿素，经超声处理后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娟，
申请(专利权)人：张娟，
类型：发明
国别省市：安徽,34