光催化水净化方法技术

本发明专利技术涉及一种通过随着光照射使待净化料流与非均相光催化剂接触而净化含污染物料流的方法，其中接触在至少一种溶于料流中且包含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物的存在下进行，和非均相光催化剂在含污染物料流的净化中的用途，其中在待净化料流中，至少一种包含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物以溶解形式存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种通过在光照射下使待净化料流与非均相光催化剂接触而净化含污染物的料流的方法，其中所述接触在至少一种溶于所述待净化料流中且包含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物存在下进行；以及涉及非均相光催化剂在净化含污染物料流中的用途，其中在所述待净化料流中，至少一种该化合物以溶解形式存在。用于净化废水的方法和光催化剂，特别是TiO2光催化剂的用途已由现有技术中已知。Paola等，Applied Catalysis B：Environmental 48(2204)，223-233公开了掺杂有各种金属阳离子如Fe2+阳离子的TiO2光催化剂催化有机酸的氧化降解。该公开文献没有公开可将多价金属阳离子以溶解形式加入废水中。Choi等，J.Phys.Chem.1994，98，13669-13679公开了掺杂有金属阳离子如Fe3+、Mo5+、Ru3+等的二氧化钛可用作光催化剂。Wang等，J.of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry 198(2008)282-287和P.Sawunyama，Materials Research Bulletin，第33卷，第5期，第795-801页，1998同样提及掺杂有Fe2+的二氧化钛光催化剂和它们的改进制备方法。Mills等，J.of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry 108r>(1997)1-35尤其公开了固体二氧化钛和溶解Fe3+阳离子的组合在水分子氧化中的用途。现有技术没有公开其中尤其是以特别小的量使用非均相光催化剂和溶解的金属化合物组合的废水净化方法。本专利技术的目的是提供一种其显著之处在于具有特别高效率的净化含污染物料流的方法，例如本专利技术方法，其即使在延长的时间内也应具有恒定高的净化效果。此外，所述方法应有效地分离存在于待净化料流中的污染物质以获得具有特别低的污染物含量的净化料流。本专利技术方法的显著之处应在于简单且具有成本效率的过程控制，例如应使用仅少量的金属阳离子。根据本专利技术，这些目的通过一种通过在光照射下使待净化料流与非均相光催化剂接触而净化含污染物的料流的方法实现，其中所述接触在至少一种溶于所述待净化料流中且包含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物存在下进行。此外，根据本专利技术，所述目的通过非均相光催化剂在净化含污染物料流中的用途实现，其中在所述待净化料流中，至少一种包含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物以溶解形式存在。在本专利技术方法中，通常可使用本领域技术人员已知的所有光催化剂，例如选自二氧化钛(TiO2)、氧化钨(WO3)、氧化锌及其混合物的光催化剂。因此，在一个优选实施方案中，本专利技术涉及其中使用选自二氧化钛、氧化钨(WO3)、氧化锌及其混合物的光催化剂的本专利技术方法。在本专利技术方法的一个优选实施方案中，将二氧化钛用作非均相光催化剂。在一个特别优选的实施方案中，使用基本以锐钛矿晶型存在的二氧化钛。在本专利技术上下文中，“基本”意指基于本领域技术人员已知的XRD测量方法，至少50％，特别优选至少75％的二氧化钛以锐钛矿晶型存在。其余二氧化钛由无定形金属氧化物、二氧化钛的板钛矿晶型或金红石晶型或其混合物组成。在非常特别优选的实施方案中，所用二氧化钛完全，即借助XRD测定为100％以锐钛矿晶型存在。可根据本专利技术使用的TiO2光催化剂的BET表面积通常为25-200m2/g，优选50-180m2/g，特别优选80-150m2/g。BET表面积可通过本领域技术人员已知的方法，例如根据DIN 66131测定。可根据本专利技术使用的TiO2光催化剂的孔体积通常为0.1-1.00ml/g，优选0.2-0.7ml/g，特别优选0.25-0.75ml/g。孔体积可通过本领域技术人员已知的方法测定。可根据本专利技术使用的TiO2光催化剂的平均孔径通常为0.001-0.050μm，优选0.005-0.030μm，特别优选0.010-0.025μm。平均孔径可通过本领域技术人员已知的方法测定。作为光催化活性材料，所用TiO2光催化剂基本上包含二氧化钛，即所用光催化剂通常包含至少90重量％，优选至少95重量％，特别优选99重量％二氧化钛。其余部分为无机或有机添加剂或其混合物。所述非均相光催化剂通常可以以本领域技术人员已知的任何几何形状存在，例如作为线、片、蜂窝晶格结构、粉末、纳米颗粒、涂层及其组合存在。在一个特别优选的实施方案中，使用线状光催化剂，尤其优选线状TiO2光催化剂。在本专利技术上下文中，线状意指所用光催化剂优选具有椭圆形或圆形基底。该圆形基底或椭圆形基底最大延伸直径通常为0.2-10mm，优选0.5-3.0mm。线状光催化剂的长度通常为0.5-10mm，优选0.8-8mm，特别优选1.0-5.0mm。根据本专利技术使用的线状光催化剂的长径比通常为0.05-50，优选1.0-10。在另一优选实施方案中，TiO2光催化剂，特别优选线状TiO2光催化剂包含至少一种添加剂，尤其优选选自元素或氧化形式的元素周期表(新IUPAC命名法)1、4、8、9、10、11、13、14、15族或镧系元素，例如选自钠、钾、锆、钴、锌、铁、铜、银、金、钯、铂、镓、氮、碳、硫、镱、铒、铥、钕及其混合物。优选也可存在两种或多种这些所述添加剂的组合，特别优选的组合为锆和氮、锆和钴、镧和锆、钾和锆或钠和锆。所述至少一种添加剂优选以0.001-5重量％，特别优选0.01-3重量％的量存在于本专利技术所用的TiO2光催化剂中。如果本专利技术所用的TiO2光催化剂中存在两种或更多种所述添加剂，则所述定量数据针对该混合物。本专利技术特别优选使用的线状TiO2光催化剂可通过本领域技术人员已知的所有方法制备。在一个优选实施方案中，本专利技术所用的线状TiO2光催化剂通过将相应量的二氧化钛和至少一种有机粘合剂，优选选自糖衍生物如纤基乙酸钠、淀粉溶液如食物淀粉、纤维素如甲基纤维素，和/或至少一种脂肪酸，例如硬脂酸，聚合物如聚氧化乙烯，和至少一种酸如无机酸如稀硝酸或盐酸或有机酸如甲酸混合而获得。将该混合物例如通过本领域技术人员已知的方法在常规设备中混合，例如研磨。然后可将所得混合物挤出以得到相应的线状TiO2光催化剂。优选将以此方式制备的挤出物在至多120℃的温度下干燥，然后优选将所得线材在空气气氛中在300-500℃的温度下煅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.24 EP 09163585.41.一种通过在光照射下使待净化料流与非均相光催化剂接触而净化含
污染物的料流的方法，其中所述接触在至少一种溶于该待净化料流中且包
含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物存在下进
行。
2.根据权利要求1的方法，其在4-80℃的温度下进行。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述至少一种溶于待净化料流中且
包含至少一种选自铁、铬、镍、钴、锰及其混合物的金属的化合物以基于
待净化料流和所述至少一种溶于该料流中的化合物之和为10-1000ppm的
量存在。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中所述非均相光催化剂作为
线、片、蜂窝晶格结构、粉末、纳米颗粒、涂层及其组合存在。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中使用选自二氧化钛、氧化钨
(WO3)、氧化锌及其混合物的光催化剂。
6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·C·帕特卡斯，G·科利欧斯，GP·申德勒，P·朴法布，R·赫斯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：