【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废物回收再利用，具体属于一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法及系统。
技术介绍
1、光催化降解技术，是一种利用光能，将有机物降解为水和二氧化碳等产物，由于能耗低，环境友好，效率高等优点，是一种理想的环境降解技术，受到了广泛的关注。目前，越来越多的光催化剂研发出来，其中稀土掺杂zno纳米光催化剂由于良好的催化性能，受到的广泛的研究兴趣。然而研究发现，稀土掺杂zno的光催化剂，二次光催化效果并不明显，不利于光催化材料的反复应用。如现有技术(lei yang,ruijiang ding,chunshui hong,wencaizhu,synthesis,optical and phot℃atalysis property of zno:tb nanoparticles,solid state sciences 2022，131:106957(1-11))中记载：作者制备的tb掺杂zno纳米光催化剂一次和二次光催化时的降解速率k对比，如表1所示，所有的样品的光降解速率都要超过一个数量级的下降。
2、表1 tb掺杂zno纳米光催化剂一次和二次光催化时的降解速率k
3、
4、从上述结果表明，即对于光催化剂而言随反应时间的延长会逐渐失去光催化活性而失效，形成固废。当经历过一次或几次光催化过程后，光催化剂颗粒内部的成分，晶体结构不会发生显著的变化。其光催化能力降低的原因在于，经历过一次光催化过程后，材料颗粒表面会粘附一些为被催化的染料颗粒，还有部分格点点位由于进行了光催化过程，吸附了少量的其他
5、对于稀土掺杂zno纳米光催化从材料而言，稀土元素较为昂贵，制备过程较为不易，更换新鲜催化剂的成本较高，因此光催化剂的回收与再生工艺显得十分重要，目前尚没有稀土掺杂zno纳米光催化剂再生的技术报导。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法及系统，对失效的稀土掺杂zno光催化材料进行再生，以降低成本。本申请提供如下技术方案：
2、一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法，包括以下步骤：步骤1，配制盐酸-醋酸钠的弱酸缓冲液；步骤2，稀土掺杂zno光催化剂固废采用所述弱酸缓冲液进行搅拌洗涤；步骤3，洗涤完毕进行过滤；步骤4，滤液进行收集后处理，滤渣进行干燥，得到较大颗粒稀土掺杂zno催化剂固体；步骤5，稀土掺杂zno催化剂固体煅烧即得再生稀土掺杂zno光催化剂。
3、优选的，弱酸缓冲液的ph值在5.5-6.5。
4、优选的，所述煅烧的温度控制在500℃。
5、优选的，所述步骤4的滤液进行离心分离，分离后的固体反复洗涤和分离，得到固体进行干燥后为较小颗粒稀土掺杂zno催化剂固体，步骤2中的洗涤废水与步骤4的滤液处理中的废水混合后经反渗透装置处理得到纯净水和高浓度废水分别回用；
6、优选的，所述废水混合后还包括zn离子浓度检测步骤，根据检测浓度对高浓度废水进行以下处理：当zn离子浓度在小于0.1m时，配制弱酸性盐酸-醋酸钠缓冲洗涤液回用；当zn离子浓度在高于0.1m时，加入煅烧后的较小颗粒稀土掺杂zno催化剂固体，搅拌均匀，光照下静置。
7、优选的，所述废水混合后还包括氯化钠的浓度的检测步骤，当氯化钠达到饱和浓度的95％时，进行蒸发除盐。
8、本专利技术还公开了一种稀土掺杂zno光催化材料的再生系统，包括：用于稀土掺杂zno光催化剂固废表面处理的溶解洗涤系统、过滤系统以及煅烧系统，溶解洗涤系统包括用于稀土掺杂zno光催化剂固废的表面溶解和洗涤的反应罐；所述过滤系统包括过滤器以及滤液进行多级处理装置，处理后的废水、废渣回用，反应罐与过滤器以及滤液处理装置之间连通管道及泵装置，可采用现有技术中的离心过滤器；所述煅烧系统包括用于对滤渣进行干燥的粉碎烘干机，以及干燥后进行高温煅烧的马弗炉。
9、本专利技术的工作原理：
10、光催化剂光催化能力降低的原因在于，经历过一次光催化过程后，材料颗粒表面会粘附一些为被催化的染料颗粒以及吸附少量的其他离子而丧失活性，因此本专利技术采用通过溶解氧化锌表面层，然后晶格退火处理，使光催化材料恢复强大的光催化能力的方法。通过采用弱酸性的盐酸-醋酸钠缓冲，把稀土掺杂zno表面薄薄的一层缓慢溶解掉，漏出芯部的成分。然后经过过滤，干燥，较低的温度煅烧后(500℃)，稀土掺杂zno能够恢复一次光催化以前的状态。稀土离子(主要为eu3+，tb3+和ce3+离子)在zno的晶格中广泛分布，由于电荷的不平衡和原子半径的差异，容易再zno晶格中形成大量晶格缺陷，其中一些晶格缺陷位于zno的晶体表面，形成活性点位。
11、洗涤稀土掺杂zno催化剂的废水主要含有盐酸、醋酸钠、少量锌离子和稀土离子、少量催化剂未催化的有机物等。在最初几次洗涤过程中，少量锌离子和稀土离子、少量催化剂未催化的有机物的含量比较低，不影响洗涤过程，当锌离子含量达到一定程度时再去除。
12、未催化的有机物，经过光催化剂催化分解后，形成水和二氧化碳，剩下盐酸和醋酸钠，少量锌离子和稀土离子。这部分废水加入醋酸钠后，ph之呈现碱性，zn2+和re3+沉淀下来。化学反应式如下：
13、ch3coona→ch3coo–+na+
14、ch3coo–+h2℃h3cooh+oh–
15、zn2++2oh–→zn(oh)2↓
16、re3++3oh–→re(oh)3↓
17、固液分离后，废水中就只含有醋酸和醋酸钠，此时加入醋酸钠和盐酸就可以制成缓冲溶液了，继续做洗涤液了。
18、但每次除锌，就会有少量的nacl生成。当氯化钠积累到一定程度时，就需要除盐。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术提出的一种稀土掺杂光催化剂的再生方法，处理方法简单，只要稍微溶解氧化锌表面薄薄的一层，然后晶格退火处理，就能够使光催化材料恢复强大的光催化能力。该方法使原材料和水循环使用，节约了原材料和水资源，有利于资源循环利用和生态环境的保护。
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1.一种稀土掺杂ZnO光催化材料的再生方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，配制盐酸-醋酸钠的弱酸缓冲液；步骤2，稀土掺杂ZnO光催化剂固废加入所述弱酸缓冲液进行搅拌洗涤；步骤3，洗涤后进行过滤；步骤4，将步骤3的滤液收集后处理，滤渣进行干燥得到较大稀土掺杂ZnO催化剂固体颗粒；步骤5，将干燥后的稀土掺杂ZnO催化剂固体煅烧即得再生稀土掺杂ZnO光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂ZnO光催化材料的再生方法，其特征在于：弱酸缓冲液的pH值控制在5.5-6.5。
3.根据权利要求2所述的一种稀土掺杂ZnO光催化材料的再生方法，其特征在于：所述煅烧的温度控制在500℃。
4.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂ZnO光催化材料的再生方法，其特征在于：所述步骤4的滤液进行离心分离，分离得到的固体进行反复洗涤和分离，最终收集得到的固体进行干燥后为较小稀土掺杂ZnO催化剂固体颗粒，同时将步骤2中的洗涤废水与步骤4的滤液处理中的废水混合后经反渗透装置处理得到纯净水和高浓度废水，并分别回用。
5.根据权利要求4所述的一种稀土掺杂ZnO光
6.根据权利要求4所述的一种稀土掺杂ZnO光催化材料的再生方法，其特征在于：废水混合后还包括氯化钠浓度的检测步骤，当氯化钠达到饱和浓度的95％时，进行蒸发除盐。
7.根据权利要求1-6任一所述一种稀土掺杂ZnO光催化材料的再生方法，其特征在于：采用如下系统进行稀土掺杂ZnO光催化剂固废表面的处理实现其再生，该系统包括溶解洗涤系统、过滤系统以及煅烧系统，溶解洗涤系统包括用于稀土掺杂ZnO光催化剂固废的表面溶解和洗涤的反应罐；所述过滤系统包括过滤器以及滤液进行多级处理装置，处理后的废水、废渣回用，所述洗涤系统与过滤系统管道连通；所述煅烧系统包括用于对滤渣进行干燥的粉碎烘干机，以及干燥后进行高温煅烧的马弗炉。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，配制盐酸-醋酸钠的弱酸缓冲液；步骤2，稀土掺杂zno光催化剂固废加入所述弱酸缓冲液进行搅拌洗涤；步骤3，洗涤后进行过滤；步骤4，将步骤3的滤液收集后处理，滤渣进行干燥得到较大稀土掺杂zno催化剂固体颗粒；步骤5，将干燥后的稀土掺杂zno催化剂固体煅烧即得再生稀土掺杂zno光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法，其特征在于：弱酸缓冲液的ph值控制在5.5-6.5。
3.根据权利要求2所述的一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法，其特征在于：所述煅烧的温度控制在500℃。
4.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂zno光催化材料的再生方法，其特征在于：所述步骤4的滤液进行离心分离，分离得到的固体进行反复洗涤和分离，最终收集得到的固体进行干燥后为较小稀土掺杂zno催化剂固体颗粒，同时将步骤2中的洗涤废水与步骤4的滤液处理中的废水混合后经反渗透装置处理得到纯净水和高浓度废水，并分别回用。
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪春水，杨雷，李效平，邹玥，
申请(专利权)人：永州市湘江稀土有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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