专利名称：聚铜硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于饮用水处理领域，具体涉及聚铜硅盐及其的制备方法和其在水处理中
的应用。
背景技术：
臭氧氧化法是一种较安全的水处理技术，已经较为广泛地应用于消毒和有机物的预氧化过程。臭氧虽然能氧化水中许多难降解有机物，但也存在一些不足之处臭氧仅能氧化去除部分有机物，但不易将有机物彻底降解为C02和H^，臭氧氧化的部分副产物毒性较高。与之相比，以臭氧为基础的催化臭氧氧化技术可以有效提高臭氧对有机物的去除效能，降低副产物的毒性。非均相催化臭氧氧化技术是近年发展起来的一种新型的、在常温常压下将难以用臭氧单独氧化的有机物氧化的方法，同其他高级氧化技术03/H202、UV/03等一样，非均相催化臭氧氧化技术也是利用反应过程中产生大量强氧化性羟基自由基氧化分解水中的有机物，从而达到水质净化的目的。非均相催化臭氧氧化过程中的催化剂主要是金属氧化物及负载于载体上的金属或者金属氧化物。未见有聚铜硅盐的报道，更未见有聚铜硅盐催化剂的制备方法和和其在非均相催化臭氧氧化水处理中应用的报道。
发明内容
本发明的目的是提供聚铜硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。 本发明中聚铜硅盐是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性铜盐水溶液中，再经
静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨和过筛而制成的；其中，向可溶性铜盐水溶液中滴加
碱金属硅酸盐水溶液至pH值为8 9。聚铜硅盐的制备方法是按下述步骤进行的一、以
100r/min 300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性铜盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸盐
水溶液直至pH值为8 9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉10 30min，然后在
30°C 6(TC条件下活化12 24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液
的电导率和PH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚铜硅盐。 本发明中的聚铜硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中作为催化剂应用。 本发明所述聚铜硅盐为固态，非晶型，呈蓝绿色，粒径为0. 1 0. 5mm，其在水中静置
2min后可完全沉降，比表面积为377. 1597m /g比现有的纳米级铜系催化剂(Cu00H比表面
积21. 8m /g)比表面积大，制备成本低，催化效果好，无毒无副作用，易于回收利用。并且该
催化剂能促进臭氧转化成羟基自由基，增加水体中自由基的生成速率和数量，提高了臭氧的氧化性和利用率。催化臭氧氧化比单独臭氧氧化对水中有机污染物的去除率提高35 60个百分点。聚铜硅盐作为催化臭氧分解生成羟基自由基的催化剂用于连续流试验中具有催化去除有机污染物活性强，自身稳定性高，易于回收利用，不产生二次污染等优点。
图1是具体实施方式
十七制备的聚铜硅盐放大4万倍扫描电子显微镜(SEM)图；图2是具体实施方式
十七制备的聚铜硅盐放大3千倍扫描电子显微镜(SEM)图；图3是具体实施方式
十七中对比实验去除水中有机污染物对氯硝基苯的效果图，图3中_ ■-表示投加臭氧和催化剂聚铜硅盐的有机污染物去除率曲线，图中_ _表示仅投加臭氧的有机污染物去除率曲线，图中_ ▲ _表示聚铜硅盐吸附有机污染物曲线；图4是具体实施方式
十七制备的聚铜硅盐X射线光电子能谱(XPS)图；图5是具体实施方式
十七制备的聚铜硅盐的XRD谱图。
具体实施例方式
具体实施方式
一 本实施方式中聚铜硅盐是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性铜盐水溶液中，再经静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨后过筛而制成的；其中，向可溶性铜盐水溶液中滴加碱金属硅酸盐水溶液至PH值为8 9。 本实施方式所述聚铜硅盐为固态，非晶型，呈蓝绿色，粒径为0. 1 0. 5mm，其在水中静置2min后可完全沉降，比表面积为377. 1597m /g。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述可溶性铜盐水溶液中可溶性铜盐为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是所述碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式中聚铜硅盐的制备方法是按下述步骤进行的一、以100r/min 300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性铜盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸盐水溶液直至PH值为8 9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉10 30min，然后在30°C 6(TC条件下活化12 24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液的电导率和PH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚铜硅盐。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中所述可溶性铜盐水溶液中可溶性铜盐为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜。其它步骤和参数与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四或五不同的是步骤一中碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。其它步骤和参数与具体实施方式
四或五相同。 具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四至六之一不同的是步骤一所述的可溶性铜盐水溶液的浓度为0. 2mol/L 2. 0mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
四至 六之一相同。 具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤一所述的可溶性
铜盐水溶液的浓度为0. 5mol/L 1. 5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
七相同。 具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤一所述的可溶性
铜盐水溶液的浓度为1.0mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
七相同。 具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
四至九之一不同的是步骤一所述
的碱金属硅酸盐水溶液的浓度为O. 25mol/L 2. 5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
四
至九之一相同。
具体实施方式
i^一 本实施方式与具体实施方式
十不同的是步骤一所述的碱金
属硅酸盐水溶液的浓度为0. 5mol/L 2. 0mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
十相同。 具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
十不同的是步骤一所述的碱金
属硅酸盐水溶液的浓度为1.0mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
十相同。 具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
十不同的是步骤一所述的碱金
属硅酸盐水溶液的浓度为1.5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
十相同。 具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
四至十三不同的是步骤二活化
温度为35°C 50°C。其它步骤和参数与具体实施方式
四至十三相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
四至十三不同的是步骤二活化 温度为45°C。其它步骤和参数与具体实施方式
四至十三相同。
具体实施方式
十六本实施方式中聚铜硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中作为 催化剂的应用。
具体实施方式
十七本实施方式中聚铜硅盐的制备方法是按下述步骤进行的 一、以100r/min的搅拌速度不断搅拌150mL浓度为0. 87mol/L硝酸铜水溶液，同时逐滴滴 加浓度为0. 69mol/L的硅酸钠水溶液直至pH值为9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合 物静沉30min，然后在4(TC条件下活化24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗 涤至上清液的电导率和pH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚铜硅盐(见图1、 图2和图4)。 由图5可知，所制得的聚锰硅盐为非晶型结构。 采用对比试验验证本发明对氯硝基苯(/7CNB)去除效果
分别在连续流试验中去除水中相同浓度的有机污染物对氯硝基苯(/7CNB)，一组单独投 加臭氧，液相臭氧浓度约为0. 62mg/L ;另一组投加臭氧和催化剂聚铜硅盐，液相臭氧浓度 约为0. 62mg/L，催化剂投加量为500mg/L ;两组水中对氯硝基苯(pCNB)的去除效果如图3 所示。其中两组连续流试验中进水流速和出水流速均为6L/h，采用连续进水连续出水的反 应方式，每隔20min取样测定出水中/7CNB的含量。催化剂的加入使对氯硝基苯去除率(反 应20min)提高了 59个百分点，而且聚铜硅盐吸附有机污染物(对氯硝基苯)量非常小只有 7%左右。连续运行60min后Cu2+溶出仅为0. 079mg/L远远小于国家饮用水中Cu2+浓度的 要求(lmg/L)。实验数据表明，所制备的催化剂催化臭氧氧化去除有机污染物的活性强，自 身稳定性高。
权利要求
聚铜硅盐，其特征在于聚铜硅盐是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性铜盐水溶液中，再经静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨和过筛后制成的；其中，向可溶性铜盐水溶液中滴加碱金属硅酸盐水溶液至pH值为8~9。
2. 根据权利要求1所述聚铜硅盐，其特征在于所述可溶性铜盐水溶液中可溶性铜盐为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜。
3. 根据权利要求1或2所述聚铜硅盐，其特征在于碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。
4. 如权利要求1所述聚铜硅盐的制备方法，其特征在于聚铜硅盐的制备方法是按下述步骤进行的一、以100r/min 300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性铜盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸盐水溶液直至pH值为8 9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉10 30min，然后在30°C 6(TC条件下活化12 24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液的电导率和PH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚铜硅盐。
5. 根据权利要求4所述聚铜硅盐的制备方法，其特征在于步骤一中所述可溶性铜盐水溶液中可溶性铜盐为硝酸铜、硫酸铜或氯化铜。
6. 根据权利要求4或5所述聚铜硅盐的制备方法，其特征在于步骤一中碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。
7. 根据权利要求6所述聚铜硅盐的制备方法，其特征在于步骤一所述的可溶性铜盐水溶液的浓度为0. 2mol/L 2. 0mol/L。
8. 根据权利要求4、5或7所述聚铜硅盐的制备方法，其特征在于步骤一所述的碱金属硅酸盐水溶液的浓度为0. 25mol/L 2. 5mol/L。
9. 根据权利要求1所述聚铜硅盐的制备方法，其特征在于步骤二活化温度为35°C 50°C。
10. 如权利要求1所述聚铜硅盐在水处理中的应用，其特征在于聚铜硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中作为催化剂的应用。
全文摘要
聚铜硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用，它属于水污染领域，本发明的目的是提供聚铜硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。聚铜硅盐通过可溶性铜盐水溶液和碱金属硅酸盐水溶液反应制备的，其制备方法在不断搅拌情况下向可溶性铜盐水溶液滴加碱金属硅酸盐水溶液直至pH值为8~9，经静沉、活化、过滤、洗涤后干燥，再研磨、过筛。聚铜硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中用作催化剂。本发明所述聚铜硅盐的比表面积大，沉降性能和催化效果好，无毒无副作用。本发明制备方法简单，原料来源丰富，因此制备成本低。本发明的聚铜硅盐具有催化去除有机污染物活性强，自身稳定性高，易于回收利用，不产生二次污染等优点。
文档编号C01B33/20GK101792206SQ20101015784
公开日2010年8月4日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者刘宇, 刘玥, 沈吉敏, 陈忠林, 韩莹 申请人:哈尔滨工业大学