一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法，包括如下重量份原料：35‑50份多元复合基料，10‑15份复合聚合硫酸铁，3‑5份聚丙烯酰胺，8‑12份质量分数3％二甲基亚砜水溶液，3‑5份过硫酸钠，10‑15份三乙醇胺；第一步、将多元复合基料和聚丙烯酰胺混合均匀后加入质量分数3％二甲基亚砜水溶液中，搅拌15min，制得混合液A；第二步、将复合聚合硫酸铁和三乙醇胺混合均匀，制得混合料B，将混合料B加入混合液A中，加入过硫酸钠，制得用于有机污水处理的光降解催化剂；本发明专利技术制备出的多元复合基料为氧化石墨烯和聚邻苯二胺双重敏化的复合光催化剂，具有优异的光催化活性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法
本专利技术属于污水处理
，具体为一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法。
技术介绍
光催化降解就是利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程。光催化剂氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成电子-空穴对，对吸附于表面的污染物直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的氢氧根(OH-)，生成强氧化性的氢氧自由基(·OH)，将污染物氧化；目前非金属石墨烯状氮化碳半导体光催化剂，由于该催化剂光生电子与正电荷复合能力强，极大的降低了光催化氧化效率，如果将TiO2负载在氮化碳上形成异相结，从而有效提高光生电子与正电荷分离能力。中国专利技术专利CN105536846A公开了种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法，该光降解催化剂是由纳米片状二氧化钛负载在氮化碳纳米片上，具有高效、多次重复使用、无二次污染等优点，但是二氧化钛本身在可见光区的光催化活性较低。
技术实现思路
为了克服上述的技术问题，本专利技术提供一种用于有机污水处理的光降解催化剂及其制备方法。本专利技术所要解决的技术问题：二氧化钛能够无选择性的将各种有机物污染物氧化，将其降解或开环生成小分子，最后矿化为二氧化碳、水等无机小分子，但是二氧化钛本身在可见光区的光催化活性较低，将氧化石墨烯作为掺杂改性剂能够提高二氧化钛的比表面积，增加其表面的活性位点数，进而提高其光催化活性，邻苯二胺在可见光区域具有较强的吸收，而且具有很高的化学稳定性，能够作为稳定激发态二氧化钛的介质，所以本专利技术制备出的多元复合基料为氧化石墨烯和聚邻苯二胺双重敏化的复合光催化剂，具有优异的光催化活性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于有机污水处理的光降解催化剂，包括如下重量份原料：35-50份多元复合基料，10-15份复合聚合硫酸铁，3-5份聚丙烯酰胺，8-12份质量分数3％二甲基亚砜水溶液，3-5份过硫酸钠，10-15份三乙醇胺；该用于有机污水处理的光降解催化剂由如下方法制成：第一步、将多元复合基料和聚丙烯酰胺混合均匀后加入质量分数3％二甲基亚砜水溶液中，45-60℃水浴加热，以150-180r/min的转速搅拌15min，制得混合液A；第二步、将复合聚合硫酸铁和三乙醇胺混合均匀，制得混合料B，将混合料B加入混合液A中，加入过硫酸钠，匀速搅拌40-60min，制得用于有机污水处理的光降解催化剂。进一步地，所述多元复合基料由如下方法制成：步骤S1、将硝酸钠加入质量分数75％浓硫酸中，以100-200r/min的转速磁力搅拌直至硝酸钠完全溶解，之后加入石墨粉，继续磁力搅拌10min，搅拌过程中控制体系的温度为5-10℃，之后加入高锰酸钾，磁力搅拌2h，制得混合液，升温至30-35℃，磁力搅拌30min后向混合液中加入去离子水，监测反应产物的温度在80-90℃时再次加入去离子水，混合均匀后加入质量分数30％的过氧化氢水溶液，匀速搅拌并反应2h，反应结束后加入浓度为0.1mol/L稀盐酸，磁力搅拌30min后过滤、烘干，制得氧化石墨烯，控制硝酸钠和浓硫酸的用量比为1g∶100mL，硝酸钠、石墨粉和高锰酸钾的重量比为1∶1∶5，浓硫酸和去离子水的体积比为1∶2，两次去离子水加入量的体积比为1∶3，浓硫酸、过氧化氢水溶液和稀盐酸的体积比为100∶20∶50；步骤S2、将氧化石墨烯和钛酸四丁酯加入三口烧瓶中，以400-500r/min的转速高速分散5min后依次加入乙醇和乙酸，超声分散30min，控制超声的功率为60-80W，制得第一混合液，之后滴加第二混合液，控制滴加速率为1滴/s，滴加结束后在150-200r/min的转速下磁力搅拌并反应1h，反应结束后静置10h，之后转移至100-110℃干燥箱中干燥4h，制得凝胶，之后将凝胶在300℃下焙烧1h，之后升温至450℃焙烧3h，制得复合粒子，控制氧化石墨烯、钛酸四丁酯、乙醇和乙酸的用量比为50mg∶10mL∶30mL∶10mL，第一混合液和第二混合液的体积比为5∶1；步骤S3、将邻苯二胺加入去离子水中，混合均匀后加入步骤S2制得的复合粒子，控制邻苯二胺和复合粒子的重量比为10∶1，磁力搅拌10min，制得反应液，之后向反应液中滴加浓度为5mol/L的盐酸水溶液调节pH，直至pH＝4，超声10min，制得悬浊液，之后将悬浊液转移至光催化反应器中，紫外灯光照10min，之后匀速搅拌并反应20h，静置沉降10h，离心、洗涤，干燥，制得多元复合基料。步骤S1中将石墨粉在高锰酸钾和过氧化氢等原料的作用下制备出一种氧化石墨烯，该氧化石墨烯能够分散在水中也可以分散在有机溶剂中，而且该氧化石墨烯表面增加了丰富的含氧官能团，不易发生团聚；步骤S2中将氧化石墨烯和钛酸四丁酯在乙醇和乙酸中混合，氧化石墨烯作为掺杂改性剂，钛酸四丁酯作为前驱体，通过溶胶-凝胶法制备出复合粒子，氧化石墨烯由含氧官能团的SP3畴和具有半导体特性π-SP2畴构成，二氧化钛能够无选择性的将各种有机物污染物氧化，将其降解或开环生成小分子，最后矿化为二氧化碳、水等无机小分子，但是二氧化钛本身在可见光区的光催化活性较低，将氧化石墨烯作为掺杂改性剂能够提高二氧化钛的比表面积，增加其表面的活性位点数，进而提高其光催化活性，步骤S3中将邻苯二胺与复合粒子混合，制备出多元复合基料，邻苯二胺作为单体，二氧化钛本身作为引发剂，在紫外灯光照条件下在复合粒子表面聚合生成聚邻苯二胺，聚邻苯二胺在可见光区域具有较强的吸收，而且具有很高的化学稳定性，能够作为稳定激发态二氧化钛的介质，所以本专利技术制备出的多元复合基料为氧化石墨烯和聚邻苯二胺双重敏化的复合光催化剂，具有优异的光催化活性。进一步地，所述第二混合液为乙醇、乙酸和去离子水按照10∶5∶7的体积比混合而成。进一步地，所述复合聚合硫酸铁由如下方法制成：步骤S11、将硫酸亚铁和去离子水加入烧杯中，30℃水浴加热，以100-120r/min的转速进行磁力搅拌，并滴加质量分数15％硫酸溶液，控制滴加时间为10min，之后加入氯酸钾，继续搅拌20min，取出，在30℃下熟化10h，制得聚合硫酸铁溶液，控制硫酸亚铁、去离子水、硫酸溶液和氯酸钾的重量比为2∶1∶0.2∶0.1；步骤S12、将羧甲基纤维素加入步骤S11制得的聚合硫酸铁溶液中，45℃水浴加热，以150r/min的转速搅拌2h，制得改性聚合硫酸铁,控制羧甲基纤维素溶液与聚合硫酸铁溶液的质量比为0.1∶15。一种用于有机污水处理的光降解催化剂的制备方法，包括如下步骤：第一步、将多元复合基料和聚丙烯酰胺混合均匀后加入质量分数3％二甲基亚砜水溶液中，45-60℃水浴加热，以150-180r/min的转速搅拌15min，制得混合液A；第二步、将复合聚合硫酸铁和三乙醇胺混合均匀，制得混合料B，将混合料B加入混合液A中，加入过硫酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于有机污水处理的光降解催化剂，其特征在于，包括如下重量份原料：35-50份多元复合基料，10-15份复合聚合硫酸铁，3-5份聚丙烯酰胺，8-12份质量分数3％二甲基亚砜水溶液，3-5份过硫酸钠，10-15份三乙醇胺；/n该用于有机污水处理的光降解催化剂由如下方法制成：/n第一步、将多元复合基料和聚丙烯酰胺混合均匀后加入质量分数3％二甲基亚砜水溶液中，45-60℃水浴加热，以150-180r/min的转速搅拌15min，制得混合液A；/n第二步、将复合聚合硫酸铁和三乙醇胺混合均匀，制得混合料B，将混合料B加入混合液A中，加入过硫酸钠，匀速搅拌40-60min，制得用于有机污水处理的光降解催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于有机污水处理的光降解催化剂，其特征在于，包括如下重量份原料：35-50份多元复合基料，10-15份复合聚合硫酸铁，3-5份聚丙烯酰胺，8-12份质量分数3％二甲基亚砜水溶液，3-5份过硫酸钠，10-15份三乙醇胺；
该用于有机污水处理的光降解催化剂由如下方法制成：
第一步、将多元复合基料和聚丙烯酰胺混合均匀后加入质量分数3％二甲基亚砜水溶液中，45-60℃水浴加热，以150-180r/min的转速搅拌15min，制得混合液A；
第二步、将复合聚合硫酸铁和三乙醇胺混合均匀，制得混合料B，将混合料B加入混合液A中，加入过硫酸钠，匀速搅拌40-60min，制得用于有机污水处理的光降解催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种用于有机污水处理的光降解催化剂，其特征在于，所述多元复合基料由如下方法制成：
步骤S1、将硝酸钠加入质量分数75％浓硫酸中，以100-200r/min的转速磁力搅拌直至硝酸钠完全溶解，之后加入石墨粉，继续磁力搅拌10min，搅拌过程中控制体系的温度为5-10℃，之后加入高锰酸钾，磁力搅拌2h，制得混合液，升温至30-35℃，磁力搅拌30min后向混合液中加入去离子水，监测反应产物的温度在80-90℃时再次加入去离子水，混合均匀后加入质量分数30％的过氧化氢水溶液，匀速搅拌并反应2h，反应结束后加入浓度为0.1mol/L稀盐酸，磁力搅拌30min后过滤、烘干，制得氧化石墨烯，控制硝酸钠和浓硫酸的用量比为1g∶100mL，硝酸钠、石墨粉和高锰酸钾的重量比为1∶1∶5，浓硫酸和去离子水的体积比为1∶2，两次去离子水加入量的体积比为1∶3，浓硫酸、过氧化氢水溶液和稀盐酸的体积比为100∶20∶50；
步骤S2、将氧化石墨烯和钛酸四丁酯加入三口烧瓶中，以400-500r/min的转速高速分散5min后依次加入乙醇和乙酸，超声分散30min，控制超声的功率为60-80W，制得第一混合液，之后滴加第二混合液，控制滴加速率为1滴/s，滴加结束后在150-200r/min的转速下磁力搅拌并反应1h，反应结束后静置10h，之后转移至100-110℃干燥箱中干燥4h，制得凝胶，之后将凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：何方，张攀，蒋晓秋，
申请(专利权)人：利晟杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33