一种具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷及制备方法。该陶瓷同时具有过滤、吸附、光催化功能，对于不同种类或分子量的有机污染物均有处理功效，适用于工业废水有机污染物处理以及工业废气处理。本发明专利技术同时提供了具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷的制备方法，以硅藻土陶瓷粉末在添加烧结助剂、造孔剂之后经烧结成硅藻土多孔吸附过滤陶瓷，该硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷在经改性溶液改性后于表面进行钛酸溶胶凝胶负载，然后进行烧结可得到具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷。

Porous adsorption filter ceramic with photocatalytic activity and preparation method thereof

The invention provides a diatomite based porous adsorption filter ceramic with photocatalytic activity and a preparation method thereof. The ceramic has the functions of filtration, adsorption and photocatalysis, which can be used for the treatment of organic pollutants of different kinds or molecular weights. It is suitable for the treatment of organic pollutants in industrial wastewater and the treatment of industrial waste gas. The invention also provides a preparation method of porous adsorption filtering ceramics with diatomite base with photocatalytic activity, and the diatomite ceramic powder is sintered into diatomite porous adsorption filtration ceramics after adding sintering aids and pore forming agent, and the porous adsorption filtration ceramics of the diatom soil based adsorption and filtration ceramics are titanium on the surface after modification of the modified solution. The porous adsorptive filter ceramics with photocatalytic activity can be obtained by loading the acid sol gel and sintering.

【技术实现步骤摘要】
一种具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷及制备方法
本专利技术涉及无机复合材料制备领域，是一种具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷及制备方法。
技术介绍
环境污染已成为现今社会发展与自然和谐最大的阻碍，来自水体与空气中的有机污染物、重金属离子污染已经造成了系列严重的污染事件。这些污染物中，有机污染物如烃类、卤代烃、芳香烃等是空气中挥发性有机气体的主要成分，它们来自于石油开采制造、化学工业、机械加工等行业的污水废气排放。重金属开采、冶炼加工过程中产生的铅、汞、镉、钴离子是重金属离子污染排放的重要来源。有机污染物和重金属离子会在环境中不断富集，使水体富营养化，污染地表水，在自然环境中会随着食物链底端的生物不断在食物链中富集，危害人类的生命以及财产安全。目前针对环境中的有机污染物和重金属离子，主要是用过滤、吸附、生物处理以及燃烧等方法来进行处理。但是单一的处理方法处理时间长，处理效果不明显，组合工艺来进行有机污染物和重金属离子的处理则会增加处理的占地面积和维护成本。且上述方法所用的过滤、吸附材料的使用会产生大量的耗材，造成二次污染。经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN101891497A的中国专利公开了一种硅藻土基多孔陶瓷及其负载银掺杂纳米二氧化钛的方法，该方法不足在于：负载于硅藻土基多孔陶瓷表面的二氧化钛步骤是将Ti(SO4)2水解为TiO2粒子沉积在陶瓷表面，再进行银离子掺杂，该方法制备出来的TiO2/硅藻土基多孔陶瓷表面的TiO2颗粒与基体的机械结合力较差，使材料在使用过程中容易产生TiO2的脱落等现象。公开号为CN107398261A的中国专利公开了一种基于硅藻土基多考陶瓷复合催化剂的制备方法，该方法不足在于：烧结时间过长，且烧制的陶瓷机械强度小。针对上述问题，本专利技术提出了一种具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷及制备方法，能解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷及其方法，以克服现有技术中的不足。本专利技术提供了一种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷，这种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷呈薄板状，所述的陶瓷的组分为500-750份硅藻土、50-100份烧结助剂、1-200份造孔剂、10-100份粘接剂、300-500份去离子水，在烧结后成为以硅藻土为三维骨架的多孔吸附过滤陶瓷，其孔径分布在0.05-10μm，所述多孔吸附过滤陶瓷表面进一步负载有一层二氧化钛光催化剂；所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为可溶性淀粉、木屑中的一种或多种，粘接剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素中的一种或多种。对于处理水体或空气中的有机污染物、固体杂质方面同时具有过滤固体颗粒杂质、吸附溶解在溶质中的有机物以及在激发光源的作用下发生有机物的光催化降解反应。在利用该材料进行环境处理时，可利用硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷进行过滤处理，过滤掉介质中的大于陶瓷孔径的物质；溶解在介质中的有机污染物可在硅藻土陶瓷内部的孔隙内发生物理或化学吸附作用；此外，吸附在沉积在陶瓷表面二氧化钛催化剂表面的有机污染物可在紫外光的激发下发生紫外光催化反应。在这种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷上同时发生过滤、吸附、光催化反应，能有效处理水体、空气中的有机污染物。本专利技术所述的一种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷可以通过以下技术方案来实现：步骤一将硅藻土粉末、高岭土、造孔剂、去离子水于球磨机中球磨12-24h。步骤二将上述球磨混合后的浆料在50-70℃烘干，将干燥脱水后的粉饼碾碎并用100-300目的筛网筛取粉末，得到硅藻土陶瓷粉末。步骤三将造孔剂溶解于水中，并将造孔剂溶液添加至上述的硅藻土陶瓷粉末，并不断搅拌，使粘接剂均匀分散在硅藻土陶瓷粉末中，得到硅藻土多孔陶瓷浆料。步骤四将上述硅藻土陶瓷胚料置于模具中，加10-30Mpa压力压成型，并保持10-30s，泄压后将硅藻土基陶瓷胚料取出。步骤五将上述硅藻土基陶瓷胚料在100-400℃预烧结，并保温2-5h。步骤六将上述步骤5得到的硅藻土陶瓷在900-1200℃烧结4-10h，得到硅藻土基多孔陶瓷基体。步骤七将上述硅藻土基体用去离子水和无水乙醇清洗，干燥后，浸泡于改性剂溶液中，搅拌2-5h，得到改性后的硅藻土基多孔陶瓷。步骤八将改性后的硅藻土基多孔陶瓷浸渍于钛酸溶胶凝胶中，并将其缓慢取出，待其自然风干。步骤九将步骤8中得到的溶胶凝胶/硅藻土基多孔陶瓷在300-500℃区间内烧结20min以上，炉冷至室温，取出烧结好的具有光催化活性的具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷。上述制备方法中，各原料的加入量按重量份记为硅藻土500-750份、高岭土50-100份、造孔剂1-200份，粘接剂10-100份，去离子水300-500份。上述的制备方法中，所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为可溶性淀粉、木屑中的一种或多种，粘接剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素中的一种或多种。上述制备方法中，用于硅藻土表面改性的溶液为质量分数为20-50％的聚二甲基二烯丙基氯化氨溶液。上述制备方法中，钛酸溶胶凝胶的各成分配比按摩尔比的为草酸与钛酸四丁酯的摩尔比范围为：0.05-1，并加入乙酰丙酮、甲醇溶液与去离子水作为溶解助剂。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1：1)硅藻土多孔陶瓷基体的制备：将294g硅藻土粉末，32.8g高岭土，70g可溶性淀粉，45g去离子水置于球磨罐中，用球磨机球磨12h。将球磨后的陶瓷浆料在65℃自然烘干，随后将陶瓷粉饼捣碎至粉末，并用200目筛网筛选陶瓷粉末。将40g聚乙烯醇溶于200g去离子水中，并将聚乙烯醇溶液添加至上述的硅藻土陶瓷粉末，并不断搅拌，使粘接剂均匀分散在硅藻土陶瓷粉末中，得到硅藻土多孔陶瓷浆料。将上述硅藻土陶瓷胚料置于模具中，加30Mpa压力压成型，并保持15s，泄压后将硅藻土基陶瓷胚料取出。将上述硅藻土基陶瓷胚料在300℃预烧结，并保温2h。将上述得到的硅藻土陶瓷在1100℃烧结6h，得到硅藻土基多孔陶瓷基体。2)硅藻土多孔陶瓷基体的改性：将上述硅藻土基体用去离子水和无水乙醇清洗，干燥后，浸泡于30％的聚二甲基二烯丙基氯化氨溶液溶液中，搅拌3h，得到改性后的硅藻土基多孔陶瓷。3)钛酸溶胶凝胶的制备：在80ml丙三醇溶液中一次加入15ml钛酸四丁酯和乙酰丙酮，经充分搅拌混合均匀后缓慢滴入7ml去离子水，再用超声波分散20min，然后加入5.55g的草酸，迅速搅拌使草酸粉末全部溶解，混合均匀后在室温下静置24h，即得到钛酸溶胶凝胶。4)具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷的制备：将改性后的硅藻土基多孔陶瓷浸渍于钛酸溶胶凝胶中，并将其缓慢取出，待其自然风干后350℃烧结1h，炉冷至室温，取出烧结好的具有光催化活性的多孔吸附过滤陶瓷。实施例2硅藻土多孔陶瓷基体的制备：将254g硅藻土粉末，25g高岭土，8g可溶性淀粉，50g去离子水置于球磨罐中，用球磨机球磨12h。将球磨后的陶瓷浆料在65℃自然烘干，随后将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷，其特征在于：所述具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷呈薄板状，所述的陶瓷的组分为500‑750份硅藻土、50‑100份烧结助剂、1‑200份造孔剂、10‑100份粘接剂、300‑500份去离子水，在烧结后成为以硅藻土为三维骨架的多孔吸附过滤陶瓷，其孔径分布在0.05‑10μm，所述多孔吸附过滤陶瓷表面进一步负载有一层二氧化钛光催化剂；所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为可溶性淀粉、木屑中的一种或多种，粘接剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷，其特征在于：所述具有光催化活性的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷呈薄板状，所述的陶瓷的组分为500-750份硅藻土、50-100份烧结助剂、1-200份造孔剂、10-100份粘接剂、300-500份去离子水，在烧结后成为以硅藻土为三维骨架的多孔吸附过滤陶瓷，其孔径分布在0.05-10μm，所述多孔吸附过滤陶瓷表面进一步负载有一层二氧化钛光催化剂；所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为可溶性淀粉、木屑中的一种或多种，粘接剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素中的一种或多种。2.一种根据权利要求1所述的硅藻土基多孔吸附过滤陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤：步骤一：将硅藻土粉末、烧结助剂、造孔剂、去离子水于球磨机中球磨12-24h；步骤二：将球磨混合后的浆料在50-70℃烘干，将干燥脱水后浆料粉饼碾碎并用100-300目的筛网筛取粉末，得到硅藻土陶瓷粉末；步骤三：将造孔剂溶解于水中，并将造孔剂溶液添加至步骤二中所得的硅藻土陶瓷粉末中，并不断搅拌，使粘接剂均匀分散在硅藻土陶瓷粉末中，得到硅藻土多孔陶瓷浆料；步骤四：将步骤三中所得的浆料置于模具中，加10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆宏，张丽，董耀华，董丽华，佟宇辰，申媛媛，杨懿，朱红玲，胡浩，
申请(专利权)人：上海海事大学，上海绿晟环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31