一种污水处理用磁性负载光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种污水处理用磁性负载光催化剂及其制备方法。主要包括下列步骤：制备光催化剂基材；制备光催化剂浆料；合成光催化剂。本发明专利技术中的光催化剂基材主要是由锰铁锌铁氧体、生物质多孔炭复合而成，光催化剂基材中的生物质多孔炭孔隙率高，比表面积大，可有效络合废水中的重金属、有机物等杂质，便于催化剂催化；本发明专利技术中锰铁锌铁氧体、生物质多孔炭络合过程中产生的季铵盐可实现污水的高效杀菌作用，增强光催化剂基体结合力，防止磁性负载光催化剂由于长期浸泡在污水中发生松散、脱落现象。落现象。

【技术实现步骤摘要】
一种污水处理用磁性负载光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体为一种污水处理用磁性负载光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]工业化进程的推进使得环境问题日益突出，人类的生产活动对水资源的影响已经由地表波及到地下，致使水资源发生污染的因素也逐渐由单一变得复杂。水资源的污染不仅会阻碍社会发展，威胁身体健康，还会对自然界生态环境造成破坏，影响动植物的正常生长。因此，寻找行之有效的水污染处理办法是我们一直努力的重点。
[0003]传统的水污染处理办法主要包括：生物法、电解法、化学法、光催化法；其中生物法需要占用大量的土地面积，处理时间长，降解效率低，应用受到限制；电解法需要消耗大量的能源，对很多中小企业来说成本较高，负担沉重，难以推广；化学法主要是采用化学杀菌剂进行杀菌处理，化学杀菌剂中含有的氯、臭氧容易发生过量，产生具有致癌作用的副产物，同时针对性较弱，对部分细菌、病毒没有效果。光催化处理是近些年比较热门的一种水污染处理技术，主要是利用光催化剂在光的作用下将水中的有机污染物降解为二氧化碳、其他小分子有机物、水等物质，安全无污染，不会产生毒副作用，格外收到人们的关注。
[0004]二氧化钛是比较常用的半导体光催化剂材料，具有性质稳定，安全无毒、价格低廉的优点，其禁带宽度在3.2eV左右，能够在紫外光的作用下被激发，进而实现光催化效果；然而紫外光属于不可见光，且仅仅只占太阳光的4%左右，也就是说太阳光的大部分光能是未能得到有效利用的，单纯使用二氧化钛做光催化剂，光催化效率较低传统的光催化剂粉体还容易发生脱落，而溶胶
‑
凝胶法制备的光催化剂制备过程较为复杂，光催化效果差；光催化剂还存在光生电子对容易发生复合，回收困难，循环使用率低，运行成本高等问题。
[0005]目前市面上的很多光催化剂多多少少都存在着催化剂磁性较差，或者在使用过程中容易出现光催化剂的散失、消磁问题，难以实现高效率的回收；对有机污染物的络合吸附作用不足，导致光催化效率不高。
[0006]因此开发一种光催化效果好，易回收，耐久性好，运行成本低的污水处理用磁性负载光催化剂，具有广泛的市场价值和应用前景。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种污水处理用磁性负载光催化剂及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种污水处理用磁性负载光催化剂及其制备方法。
[0009]一种污水处理用磁性负载光催化剂的制备方法，包括以下步骤(1)制备光催化剂基材：a.将生物质多孔炭置于叔胺类偶联剂中，得生物质多孔炭A；
b.高纯氮气氛围下，将氯苄基三氯硅烷置于甲苯与二氯乙烷混合液中，得到溶液A；c.将硫酸锌溶液、硫酸锰溶液、六水合氯化铁溶液混合，加入草酸溶液，加入溶液A、无水吡啶、生物质多孔炭A，得磁性负载光催化剂基材；(2)制备光催化剂浆料：a.将五水合硝酸铋、碘化钾置于乙二醇中，得溶液B；b.将丙烯酸锌
‑
硅共聚物置于甲醇中搅拌溶解，依次加入钛氧盐溶液、量子点溶液、溶液B、氨水，得磁性负载光催化剂浆料；(3)合成光催化剂：使用喷枪将光催化剂浆料以V1的速度在光催化剂基材上喷涂，经过热处理后，得磁性负载光催化剂。
[0010]所述步骤(1)的具体操作方法为：a.将50
‑
100份生物质多孔炭置于70
‑
120份叔胺类偶联剂中超声分散10
‑
20min，于60
‑
100℃条件下回流3
‑
5h，过滤，得生物质多孔炭A。
[0011]b.步骤具体操作方法为：高纯氮气氛围下，将40
‑
70份氯苄基三氯硅烷置于100
‑
120份甲苯与二氯乙烷混合液中搅拌20
‑
40min，得到溶液A；c.将40
‑
60份硫酸锌溶液、30
‑
50份硫酸锰溶液、60
‑
70份六水合氯化铁溶液混合，超声分散1
‑
3h，加入3
‑
5份草酸溶液，将温度升高至65
‑
75℃，调节pH值为7
‑
10，边搅拌边加入溶液A、10
‑
15份无水吡啶继续搅拌反应1
‑
2h，于100
‑
200℃条件下回流3
‑
5h，加入生物质多孔炭A，超声分散2
‑
3h，过滤，过滤产物置于模具中压实，煅烧，得磁性负载光催化剂基材。
[0012]进一步的，所述步骤(2)的具体操作步骤为：a.将40
‑
60份五水合硝酸铋、45
‑
65份碘化钾置于乙二醇中超声分散1
‑
2h，得溶液B；b.将120
‑
180份丙烯酸锌
‑
硅共聚物置于甲醇中搅拌溶解，依次加入40
‑
70份钛氧盐溶液、60
‑
70份量子点溶液、溶液B、15
‑
25份氨水，超声分散1
‑
2h，得磁性负载光催化剂浆料。
[0013]进一步的，所述步骤(3)的具体操作步骤为：使用喷枪将光催化剂浆料以V1的速度在光催化剂基材上喷涂3
‑
5min，先在95
‑
155℃条件下热处理1
‑
2h，再于155
‑
255℃条件下热处理30
‑
50min，得磁性负载光催化剂。采用阶段升温的方法可以避免一次升温造成物质来不及反应的问题，提高碘氧化铋/量子点/二氧化钛复合物的生成率，同时增强光催化剂浆料与光催化剂基材之间的界面结合力。
[0014]进一步的，所述喷枪的压力为0.4
‑
0.6MPa；所述喷涂速度V1为0.3
‑
0.5m/s。
[0015]进一步的，所述叔胺类偶联剂为N，N
‑
二乙基氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
咪唑丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0016]进一步的，所述煅烧温度为800
‑
1000℃，煅烧时间为2
‑
3h。
[0017]进一步的，由权利要求1
‑
9中任一项所述的污水处理用磁性负载光催化剂的制备方法制得。
[0018]生物质多孔炭是一种孔隙结构丰富、比表面积大的多孔炭材料，具有优异的吸附性、导电性、耐高温性和耐化学性能，在自然界中的储量丰富，价格便宜，由于生物质多孔炭的主要成分为碳元素，表面呈现惰性，本专利技术将其与叔胺类偶联剂反应，将叔胺类偶联剂成功修饰到生物质多孔炭上，提高其化学反应活性。
[0019]本专利技术先将硫酸锌、硫酸锰、六水合氯化钠、氯苄基三氯硅烷混合，其中硫酸锌、硫
酸锰、六水合氯化钠在草本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水处理用磁性负载光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤(1)制备光催化剂基材：a.将生物质多孔炭置于叔胺类偶联剂中，得生物质多孔炭A；b.高纯氮气氛围下，将氯苄基三氯硅烷置于甲苯与二氯乙烷混合液中，得到溶液A；c.将硫酸锌溶液、硫酸锰溶液、六水合氯化铁溶液混合，加入草酸溶液，加入溶液A、无水吡啶、生物质多孔炭A，得磁性负载光催化剂基材；(2)制备光催化剂浆料：a.将五水合硝酸铋、碘化钾置于乙二醇中，得溶液B；b.将丙烯酸锌
‑
硅共聚物置于甲醇中搅拌溶解，依次加入钛氧盐溶液、量子点溶液、溶液B、氨水，得磁性负载光催化剂浆料；(3)合成光催化剂：使用喷枪将光催化剂浆料以V1的速度在光催化剂基材上喷涂，经过热处理后，得磁性负载光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种污水处理用磁性负载光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体操作方法为：a.将50
‑
100份生物质多孔炭置于70
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120份叔胺类偶联剂中超声分散10
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20min，于60
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100℃条件下回流3
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5h，过滤，得生物质多孔炭A；b.高纯氮气氛围下，将40
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70份氯苄基三氯硅烷置于100
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120份甲苯与二氯乙烷混合液中搅拌20
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40min，得到溶液A；c.将40
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60份硫酸锌溶液、30
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50份硫酸锰溶液、60
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70份六水合氯化铁溶液混合，超声分散1
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3h，加入3
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5份草酸溶液，将温度升高至65
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75℃，调节pH值为7
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10，边搅拌边加入溶液A、10
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15份无水吡啶继续搅拌反应1
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2h，于100
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200℃条件下回流3
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5h，加入生物质多孔炭A，超声分散2
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【专利技术属性】
技术研发人员：张彩霞，
申请(专利权)人：广州维特利科技有限公司，
类型：发明
国别省市：