一种二氧化钛光催化吸附材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，属于光催化复合吸附材料
技术领域。
【背景技术】
[0002] 药品和个人护理品（pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)是 在1999年Daughton和Ternes共同发表的一篇关于药品及个人护理用品的文献综述中首次 被提出，文中论述了 "PPCPs"对环境的污染以及生态风险，随后"PPCPs"就作为药品和个人 护理用品的专有名词而被广泛接受。20世纪90年代初，德国个人护理用品的年产量就已经 达到55万吨，并且随着经济的发展和生活质量的不断提高，PPCPs的产量和用量日趋增大， 种类日趋繁多，结构也日趋复杂。由于我国人口众多、畜牧及水产养殖业发达，PPCPs的生产 和使用总量一直居世界"领先"地位。目前，PPCPs作为一类环境新兴的污染物已经成为国际 上的研究热点问题之一，但在我国还没有引起足够的重视。
[0003] 目前国内外对PPCPs的降解处理方法主要有生物降解、吸附处理、膜过滤技术和高 级氧化等方法。对于生物降解方法存在由于PPCPs种类繁多，化学性质差异性较大，在水体 中的降解途径不一，难以以一道普通的程序去除全部的PPCPs的问题；同时吸附也存在吸附 剂再生能耗大，只能使物质从一相转移到另一相，并且再生后的吸附能力有不同程度的下 降，这给吸附法的使用带来了不可忽略的问题;膜技术对其的处理效果良好，但是膜工艺投 资和运行费用高，易发生堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗，还存在浓缩物处理 问题。光催化氧化技术是在太阳光或者紫外光源存在的条件下，在能量激发下半导体产生 具有较强的氧化还原能力的空穴和电子对。在水体中，空穴和电子对能产生具有较强氧化 能力的氧化基，对水中大部分有机物都能有效矿化去除，不会引起二次转化。在常规处理_ 光催化技术组合工艺中更能发挥其优势，还能分解水中微量的有机中间产物，是对常规处 理的一种补充和强化；另外，光催化技术可利用源源不断的太阳能，一方面可降低运行成 本，另一方面环保清洁，低碳运行。为解决难降解有机物去除提供新的方法和思路，具有良 好的应用前景。
[0004] Ti02光催化技术作为一种清洁、低能耗的绿色环保技术，在污染治理、合成新材料 等方面具有诱人的应用前景。但Ti0 2光催化技术存在光量子效率较低、催化效率有待提高、 催化剂难以固载化、不易于回收等问题。
【发明内容】
[0005] 发明目的:本发明所要解决的技术问题是提供一种二氧化钛光催化吸附材料的制 备方法，通过该制备方法得到的壳聚糖固载Ag-Ti0 2复合微球兼具有吸附和光催化性能。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
[0007] -种二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，所述二氧化钛光催化吸附材料是先将 Ag沉积在Ti0 2表面，再将负载有Ag的Ti02固载在壳聚糖上而制得。
[0008] 上述二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0009] 步骤1，将所需量的Ti〇2加入250~350mL水中超声混合得到悬浮溶液A;
[0010] 步骤2,往悬浮溶液A中加入一定量的硝酸银和柠檬酸，混匀后采用紫外光照射一 段时间得到悬浮溶液B;
[0011] 步骤3，向悬浮溶液B中加入3mL盐酸和8~10g壳聚糖，搅拌得到乳状溶液C;
[0012] 步骤4,将乳状溶液C逐滴加入到氢氧化钠溶液中，反应一段时间后将初产物用水 清洗直至清洗后的溶液pH呈中性，清洗后烘干即可得到终产物。
[0013] 其中，步骤1中，所述超声的强度为70~90W。
[0014]其中，步骤2中，所述紫外光的强度为12W~18W，波长为254nm。
[0015] 其中，步骤2中，所述硝酸银与柠檬酸的加入质量比为1:1~2。
[0016] 其中，步骤4中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.2mol/L~0.4mol/L。
[0017] 其中，步骤4中，所述干燥温度为80°C~105°C。
[0018]其中，步骤4中，所述终产物中，壳聚糖上Ti02的固载量为壳聚糖质量的50%~ 150% ;银单质的负载量为Ti02质量的0.1 %~0.6%。
[0019] 上述二氧化钛光催化吸附材料的制备方法制得的二氧化钛光催化吸附材料在降 解PPCPs方面的应用。
[0020] Ag吸电子能力强，让光激发生成的电子从Ti02转移到Ag上，而将光激发生成的空 穴停留在Ti0 2上，这样就达到抑制电子和空穴复合的目的，从而提高催化剂的光催化效率。 把Ag-Ti02固载在壳聚糖上，制备成微球形态，不仅能够利用壳聚糖的吸附能力增加Ti0 2表 面积负荷，而且方便回收处理，避免了粉体吸附剂难回收的问题。本发明制备方法先将Ag负 载在Ti0 2上，再将负载有Ag的Ti02与壳聚糖复合，从而得到一种兼具吸附和光催化性能的壳 聚糖固载银掺杂二氧化钛的光催化材料，其利用Ag-Ti0 2的强光降解性能，来提高目标降解 物在光催化剂表面的光降解率，其利用壳聚糖固载Ag-Ti02复合微球，增强光催化材料的沉 降性。
[0021 ]与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0022]本发明制备方法得到的二氧化钛光催化吸附材料有效提高了 Ti02的光催化氧化 性能，同时还解决了光催化材料不易分离回收的问题;本发明制备方法先采用光还原法制 备Ag单质，并使其沉积于Ti02表面形成负载有Ag的Ti0 2光催化剂，达到抑制电子和空穴复合 的目的，从而提高催化剂的光催化效率;再采用高分子材料壳聚糖作为固载基材固载负载 有Ag的Ti0 2;得到的二氧化钛光催化吸附材料不仅具有良好的吸附效果，而且易于回收和 分离，能够将其应用于处理新兴污染物PPCPs，通过实验结果可知，其对PPCPs中的卡马西平 和布洛芬去除效果良好。
【附图说明】
[0023]图1为实施例1制得的二氧化钛光催化吸附材料放大70倍的扫描电镜表征图；
[0024] 图2为实施例1制得的二氧化钛光催化吸附材料放大50000倍的扫描电镜表征图；
[0025] 图3为实施例1制得的二氧化钛光催化吸附材料的透射电镜表征图；
[0026] 图4为实施例1制得的二氧化钛光催化吸附材料重复利用效果图；
[0027] 图5为实施例1制得的二氧化钛光催化吸附材料对卡马西平和布洛芬的降解效果 与时间的关系曲线图；
[0028]图6为实施例1制得的二氧化钛光催化吸附材料对卡马西平和布洛芬的降解效果 与投加量的关系曲线图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0030] 实施例1
[0031] 本发明二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0032] 步骤1，将8gTi02加入300mL蒸馏水中采用70W超声60min得到悬浮溶液A;
[0033] 步骤2，往悬浮溶液A中加入Ti02质量0.5%的（0.04g)硝酸银和0.005g柠檬酸，搅 拌60min后采用紫外光（12W，波长为254nm)处理120min得到混合悬浮溶液B;
[0034]步骤3，向悬浮溶液B中加入3mL盐酸和8g壳聚糖，搅拌使其混合均匀得到乳状溶液 C；
[0035]步骤4,采用自动注射器(进样速率为20ml/h，针头距离氢氧化钠溶液液面高度为 4cm，针头内径为0.7mm)将乳状溶液C滴入氢氧化钠(0.3mo 1 /L，溶液液面高度为15cm)溶液 中，静置一夜后将初产物采用蒸馏水清洗直至清洗后的溶液pH呈中性，清洗后于80°C下烘 干即可得到终产物。
[0036] 实施例2
[0037] 本发明二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0038] 步骤1，将4gTi02加入250mL蒸馏水中采用70W超声90min得到悬浮溶液A;
[0039] 步骤2，往悬浮溶液A中加入Ti02质量0.3 %的（0.012g)硝酸银和0.003g柠檬酸，搅 拌45min后采用紫外光（16W，波长为254nm)处理150min得到混合悬浮溶液B;
[0040]步骤3，向悬浮溶液B中加入3mL盐酸和8g壳聚糖，搅拌使其混合均匀得到乳状溶液 C；
[0041]步骤4,采用自动注射器(进样速率为40ml/h，针头距离氢氧化钠溶液液面高度为 3cm，针头内径为0.5mm)将乳状溶液C滴入氢氧化钠(0.3mo 1/L，溶液液面高度为15cm)溶液 中，静置一夜后将初产物采用蒸馏水清洗直至清洗后的溶液pH呈中性，清洗后于80°C下烘 干即可得到终产物。
[0042] 实施例3
[0043]本发明二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0044] 步骤1，将4.5gTi02加入250mL蒸馏水中采用70W超声120min得到悬浮溶液A;
[0045] 步骤2，往悬浮溶液A中加入Ti02质量0.6 %的(0.027g)硝酸银和0.006g柠檬酸，搅 拌30min后采用紫外光（18W，波长为254nm)处理120min得到混合悬浮溶液B;
[0046]步骤3，向悬浮溶液B中加入3mL盐酸和9g壳聚糖，搅拌使其混合均匀得到乳状溶液 C；
[0047]步骤4,采用自动注射器(进样速率为50ml/h，针头距离氢氧化钠溶液液面高度为 3cm，针头内径为0.7mm)将乳状溶液C滴入氢氧化钠(0.3mol/L，溶液液面高度为10cm)溶液 中，静置一夜后将初产物采用蒸馏水清洗直至清洗后的溶液pH呈中性，清洗后于80°C下烘 干即可得到终产物。
[0048] 实施例4
[0049] 本发明二氧化钛光催化吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0050] 步骤1，将10gTi〇2加入350mL蒸馏水中采用90W超声90min得到悬浮溶液A;
[00511 步骤2，往悬浮溶液A中加入Ti02质量0.3%的（0.03g)硝酸银和0.006g柠檬酸，搅 拌30min后采用紫外光（18W，波长为254nm)处理120min得到混合悬浮溶液B;
[0052]步骤3,向悬浮溶液B中加入3mL盐酸和10g壳聚糖，搅拌使其混合均匀得到乳状溶 液C;
[0053]步骤4,采用自动注射器(进样速率为40ml/h，针头距离氢氧化钠溶液液面高度为 6cm，针头内径为0.7mm)将乳状溶液C滴入氢氧化钠(0.2