的复合光催化剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种菌渣活性炭负载1102的复合光催化剂 及其应用。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国雾霾天气频发，以臭氧、细颗粒物（PM2. 5)、酸雨为特征的区域性大气 复合污染问题日益突出。挥发性有机物（VOCs)作为PM2. 5形成的一种重要的前体物，受到 国内外普遍关注。挥发性有机物来源广泛，主要来源于石油化工、制药、印刷、造纸、涂料装 饰、表面防腐、交通运输、金属电镀和纺织等行业排放的废气，包括各种烃类、卤代烃类、醇 类、酮类、醛类、醚类、酸类和胺类等。这些污染物的排放不仅造成了资源的极大浪费，且严 重污染了环境。
[0003] 目前，国内外净化VOCs气体传统的方法主要有：冷凝法、吸收法、吸附法、生物法 和燃烧法等，先进的方法有光催化法、等离子体、微波法和电子束辐照法等。单一技术在实 际应用中普遍存在净化效率低、适用性差、易产生二次污染等缺点，难以满足日益提高的环 保标准。光催化氧化技术是近三十年发展起来且望成为21世纪环境污染控制与治理的理 想技术，且在处理气相有机污染物方面表现出优异的性能。作为光催化剂之一的纳米TiO2由于具有稳定性好、光催化活性高、价廉以及对人体基本无毒等优点，受到国内外科研及工 程应用者的广泛关注。然而，纯1102在实际应用过程中存在易失活、难以回收和低利用率 等缺点。为了改善纳米1102在实际应用中的局限性，国内外学者往往将纳米1102负载于多 孔性载体上制得复合光催化材料。活性炭作为一种性质优良的吸附剂，具有独特的孔隙结 构和表面活性官能团，被广泛地用作TiO2的载体。然而，目前市售的高效活性炭主要由煤、 木材、石油原料和各种果壳（核）等高含碳物质制得，生产成本较高，广泛应用性受到限制。 因此，寻求低成本、高效的活性炭新技术成为国内外研究者的研究热点。
[0004] 目前，我国抗生素产量和出口量均居世界前列，由此产生的菌渣量也逐年增加。从 2002年开始，我国明令禁止将抗生素菌渣用作饲料或饲料添加剂。未经处理的菌渣不仅占 用大量的土地，而且会对大气、水、土壤、地下水等造成环境危害，影响人类健康。目前国内 外有学者采用抗生素菌渣制备活性炭，与商品活性炭相比，菌渣炭吸附剂不仅具有活性炭 性质，而且成本低廉。但目前尚没有有关以菌渣活性炭为光催化剂载体的研究报道。但单 纯将TiO2负载于菌渣活性炭上，负载的TiO 2对原有菌渣活性炭的比表面积影响较大，且在 其表面上分布不均匀，从而影响复合材料光催化净化VOCs的效果。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种利用菌渣活性炭的、1102负载均匀、净化 效率高的复合光催化剂，本发明同时提供该复合光催化剂的应用。
[0006] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种菌渣活性炭负载TiO2的复合光催 化剂，菌渣经活化剂浸渍处理。
[0007] 进一步的，采用如下步骤制备： a. 将菌渣用化学活化剂的溶液浸渍后沥干，干燥，优选浸渍24h，优选105°C下干燥 l-3h ； b. 将冰醋酸、钛酸丁酯和无水乙醇按照体积比1:4:4-1:4:10配制成溶液，搅拌10 min -30min，得到溶液A ; 将无水乙醇和蒸馏水按照体积比5:1-20:1配制成一定量溶液，并用酸调节溶液pH值 至1-4,得到溶液B ; 将溶液B按照体积比1:1-5:1滴入溶液A，并继续搅拌直至成为凝胶，将溶液B按照体 积比1:1-5:1滴入溶液A，并继续搅拌直至成为凝胶，按照固液比lg: 100mL-5g: IOOmL向凝 胶内加入步骤a所得的经活化剂浸渍处理后的菌渣，然后在120°C烘箱内烘至干燥，接着将 干燥后的溶胶转移至马弗炉中进行煅烧，控制温度在450°C -800°C，煅烧2-4h ;冷却后取 出，用蒸馏水洗涤、抽滤、烘干，得到菌渣活性炭负载TiO2复合光催化材料。
[0008] 进一步的，所述化学活化剂为ZnCl2、KOH、K2C0 3、H2SO4S H 3P04，化学活化剂的质量 浓度为20-45%，步骤a菌渣与化学活化剂溶液按照固液比I: I -1:7 (g: mL)混合。
[0009] 进一步的，步骤a所述菌渣抗生素生产产生的菌渣，优选林可霉素菌渣或庆大霉 素菌渣。
[0010] 进一步的，步骤a在活化处理前对菌渣进行筛分，所述筛分选用10目-50目的标 准筛。
[0011] 本发明同时提供了所述复合光催化剂的应用，用于催化净化挥发性有机气体。
[0012] 进一步的，将所述复合光催化剂置于光催化反应器中，开启光源，然后通入一定浓 度的挥发性有机气体，进行吸附-光催化净化。
[0013] 进一步的，所述挥发性有机气体为具有挥发性的烃类、醛类、苯类、酮类、氯代烃类 或酯类中的一种以上。
[0014] 进一步的，所述挥发性有机气体的进口浓度为10 ppm-500ppm，停留时间为l-10s。
[0015] 本发明的积极效果在于， (1)本发明以抗生素菌渣为制备活性炭原料，成本低廉。
[0016] (2)本发明实现了菌渣活性炭与1102的同步制备和同步负载，工艺简单。
[0017] (3)复合光催剂具有更丰富的孔结构，TiO2负载均匀。
[0018] (4)适用于烃类、醛类、苯类、酮类、氯代烃类和酯类等挥发性有机气体净化，应用 范围广。
[0019] (5)本发明对中低浓度的挥发性有机气体净化效果明显，最大去除率达95%以上。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施 例中的【具体实施方式】，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保 护的范围。
[0021] 实施例1 实施例1采用如下步骤制备： a. 将某制药企业林可霉素生产产生的菌渣经50目的标准筛筛分，筛分后将菌渣用质 量分数40%的氯化锌溶液浸渍，所述菌渣与氯化锌溶液的质量体积比为Ig :ImL ;浸渍24h 后与105°C下干燥lh; b. 将冰醋酸、钛酸丁酯和无水乙醇按照体积比1:4:4配制成溶液，搅拌10 min，得到溶 液A ; 将无水乙醇和蒸馏水按照体积比5:1配制成一定量溶液，并HNO3酸调节溶液pH值至 4,得到溶液B ; 将溶液B按照体积比5:1滴入溶液A，并继续搅拌直至成为凝胶，将溶液B按照体积比 1:1滴入溶液A，并继续搅拌直至成为凝胶，按照固液比5g: IOOmL向凝胶内加入步骤a所得 的经活化剂浸渍处理后的菌渣，然后在120°C烘箱内烘至干燥，接着将干燥后的溶胶转移至 马弗炉中进行煅烧，控制温度在450°C，煅烧4h ;冷却后取出，用蒸馏水洗涤、抽滤、烘干，得 到菌渣活性炭负载TiO2复合光催化材料。
[0022] 实施例2 实施例2采用如下步骤制备： a. 将某制药企业的庆大霉素生产产生的菌渣经10目的标准筛筛分，筛分后将菌渣用 质量分数25%的氢氧化钾溶液浸渍，所述菌渣与氢氧化钾溶液的质量体积比为Ig :7mL ;浸 渍48h后与105°C下干燥Ih ; b. 将冰醋酸、钛