一种固定式光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种固定式光催化剂及其制备方法和应用，属于水处理技术领域。本发明专利技术提供的固定式光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将光催化剂粘附到玻璃纤维胶带上，得到固定式光催化剂。本发明专利技术将光催化剂利用玻璃纤维胶带固定化，得到的固定式光催化剂在保证光催化性能的基础上，可以实现光催化剂的高效回收利用，不仅避免了对水环境造成纳米材料的二次污染，而且光催化剂还可实现循环利用，降低了光催化技术的应用成本。因此，采用本发明专利技术方法制备的固定式光催化剂具有光催化效率高、应用稳定性好、易于回收利用等特点，能够广泛应用于水体中的有害藻的去除，具有良好的应用前景。

A fixed photocatalyst and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种固定式光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种固定式光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着人类对自然资源开发利用活动的日益增加，工农业生产规模飞速发展，造成了水体生态环境结构和功能的剧烈变化，水体富营养化现象十分严重，使得藻类异常繁殖，造成了水体的透明度和溶解氧量急剧降低，鱼类等大量死亡，严重破坏水体生态环境。在有害藻去除的方法中，光催化技术见效快、效率高，可以有效抑制水华藻的生长繁殖，甚至逐步降解藻细胞及藻毒素等有害代谢产物。但是传统的二氧化钛半导体光催化剂存在光谱响应范围窄、量子效率低及不易回收等不足，使其在实际应用中受到限制。光催化技术在水处理上并未实现工业化，在工程应用方面存在的主要问题是悬浮体系中需要分离回收的光催化剂粉末相当一部分流失，而且回收的催化剂活性有所降低。因此，在保证较高光催化效率的前提下，如何有效解决光催化剂回收利用问题成为了光催化技术用于实际水体中的关键。光催化剂的固定负载技术是解决上述问题的有效途径。光催化剂固定的方法一般分为物理负载法和化学负载法，物理负载法不涉及化学反应，主要有粉体烧结法等，化学负载法利用前驱体水解，干燥煅烧而固载成膜。但是从目前的研究成果看，固定式光催化剂一般都比悬浮态的光催化剂光催化效率低，提高固定化光催化材料应用过程中的高效性和稳定性是光催化技术推广应用的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固定式光催化剂及其制备方法和应用，采用本专利技术的方法制备固定式光催化剂，在保证光催化性能的基础上，可以实现光催化剂的高效回收利用，不仅避免了对水环境造成纳米材料的二次污染，而且可实现光催化剂的循环利用，具有良好的稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种固定式光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将光催化剂粘附到玻璃纤维胶带上，得到固定式光催化剂。优选的，所述粘附为单层粘附和/或多层粘附。优选的，所述光催化剂的用量为0.5～1.5mg/cm2。优选的，所述光催化剂为可见光响应的光催化剂。本专利技术提供上述技术方案所述制备方法制备得到的固定式光催化剂，包括玻璃纤维胶带和粘附在玻璃纤维胶带表面的光催化剂。本专利技术提供了上述方案所述固定式光催化剂在光催化去除藻类中的应用。优选的，所述应用包括以下步骤：将固定式光催化剂与含藻类的水体混合，在光照条件下进行光催化反应。优选的，所述藻类的OD680值为0.1～0.3，细胞个数为(1.0～4.0)×106cell/mL，叶绿素浓度为0.2～0.9mg/L。优选的，以固定式光催化剂中光催化剂的质量计，所述固定式光催化剂在水体中的浓度为0.1～0.3g/L。优选的，所述光催化反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为300～500rpm。本专利技术提供了一种固定式光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将光催化剂粘附到玻璃纤维胶带上，得到固定式光催化剂。本专利技术将光催化剂利用玻璃纤维胶带固定化，得到的固定式光催化剂在保证光催化性能的基础上，可以实现光催化剂的高效回收利用，不仅避免了对水环境造成纳米材料的二次污染，而且光催化剂还可实现循环利用，降低了光催化技术的应用成本。因此，采用本专利技术方法制备的固定式光催化剂具有光催化效率高、应用稳定性好、易于回收利用等特点，能够广泛应用于水体中的有害藻的去除，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的悬浮态和固定式黑色二氧化钛光催化剂去除PBS配制藻液中有害藻的去除效果图；图2为本专利技术实施例1制备的固定式黑色二氧化钛光催化剂重复使用4次后的照片；图3为本专利技术实施例2制备的悬浮态和固定式黑色二氧化钛/磷酸银复合光催化剂去除PBS配制藻液中有害藻的去除效果图；图4为本专利技术实施例2中制备的固定式黑色二氧化钛/磷酸银复合光催化剂重复使用3次后的照片；图5为本专利技术实施例2中制备的固定式黑色二氧化钛/磷酸银复合光催化剂在实验室配制的PBS溶液中和实际地表水体中除藻效果对比图。具体实施方式本专利技术提供了一种固定式光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将光催化剂粘附到玻璃纤维胶带上，得到固定式光催化剂。本专利技术对所述光催化剂的类型没有特殊要求，任意种类的光催化剂均可。为了使制备得到的固定式光催化剂能够充分利用太阳光，所述光催化剂优选为可见光响应的光催化剂。在本专利技术的具体实施例中，所述光催化剂为黑色二氧化钛光催化剂或黑色二氧化钛/磷酸银复合光催化剂。本专利技术对所述光催化剂的来源没有特殊要求，本领域熟知来源的光催化剂均可，具体如市售的或自行制备得到。本专利技术对所述粘附的具体实施方式没有特殊要求，任意能够实现将光催化剂均匀粘附到玻璃纤维胶带上的方式均可。在本专利技术的实施例中，具体是将光催化剂均匀置于光滑玻璃表面，然后用玻璃纤维胶带粘贴。在本专利技术中，所述粘附优选为单层粘附和/或多层粘附，更优选为单层粘附。当为单层粘附时，更有利于提高玻璃纤维胶带对光催化剂的固定性。本专利技术不刻意进行多层粘附，往往在单层粘附过程中，不可避免的会出现多层粘附的情况。在粘附过程中，本专利技术尽量保证光催化剂均匀分布，并且尽量保证不再有粘性物质裸露在外。有粘性物质裸露时，玻璃纤维胶带在光照下容易老化脱落或者有部分粘性物质在水中被降解，会增加水体中的总有机碳。本专利技术对所述玻璃纤维胶带的来源没有特殊要求，采用本领域熟知的市售商品即可。本专利技术对所述玻璃纤维胶带的规格没有特殊要求，本领域技术人员可根据处理的水体量进行选择。在本专利技术的具体实施例中，所述玻璃纤维胶带为长10cm、宽2cm的矩形胶带。本专利技术的玻璃纤维胶带具有抗拉强度高、耐高温、耐腐蚀、耐老化的优点，重要的是其透光性也比普通胶带更好，更有利于光催化剂对可见光的吸收利用，同时具有较强的粘附性。在本专利技术中，所述光催化剂的用量优选为0.5～1.5mg/cm2，更优选为0.8～1.3mg/cm2。本专利技术将光催化剂利用玻璃纤维胶带固定化，得到的固定式光催化剂在保证光催化性能的基础上，可以实现光催化剂的高效回收利用，不仅避免了对水环境造成纳米材料的二次污染，而且光催化剂还可实现循环利用，降低了光催化技术的应用成本。本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的固定式光催化剂，包括玻璃纤维胶带和粘附在玻璃纤维胶带表面的光催化剂。本专利技术的固定式光催化剂具有光催化效率高、应用稳定性好、易于回收利用等特点，能够广泛应用于水体中的有害藻的去除，具有良好的应用前景。本专利技术提供了上述方案所述固定式光催化剂在光催化去除藻类中的应用。在本专利技术中，所述应用优选包括以下步骤：将固定式光催化剂与含藻类的水体混合，在光照条件下进行光催化反应。在本专利技术中，以固定式光催化剂中光催化剂的质量计，所述固定式光催化剂在水体中的浓度为0.1～0.3g/L，所述藻类优选为铜绿微囊藻；所述藻类的OD680值优选为0.1～0.3，细胞个数优选为(1.0～4.0)×106cell/mL，叶绿素浓度优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定式光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将光催化剂粘附到玻璃纤维胶带上，得到固定式光催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种固定式光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将光催化剂粘附到玻璃纤维胶带上，得到固定式光催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘附为单层粘附和/或多层粘附。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光催化剂的用量为0.5～1.5mg/cm2。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光催化剂为可见光响应的光催化剂。


5.权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的固定式光催化剂，其特征在于，包括玻璃纤维胶带和粘附在玻璃纤维胶带表面的光催化剂。


6.权利要求5所述固定式光催化剂在光催化去除藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽，邹国燕，崔娜欣，张旭，蔡敏，陈桂发，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：上海;31