一种纳米光触媒悬浮滤料及其制备方法
【专利摘要】一种纳米光触媒悬浮滤料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤S1、将TiH2粉体、NaF晶体以及盐酸羟胺按(0.1～0.4):(0.05～0.15):(0.2～0.4)的摩尔比配料以制成第一混合物，再投入到丙三醇水溶液中，并搅拌均匀；步骤S2、依次将悬浮颗粒和四氢呋喃水溶液也加入到丙三醇水溶液中，并搅拌均匀；步骤S3、再将硅烷偶联剂KH550加入到丙三醇水溶液中，并在70～80℃的条件下搅拌均匀；步骤S4、将2-溴-异丁基酰溴、三乙胺、硫酸亚铜和二甲基亚砜按照(1～1.5):(1～2):(0.002～0.006):(1～3)的质量比配料以制成第二混合物，并投入到丙三醇水溶液中，水热3～4h，再经过滤，得到纳米光触媒悬浮滤料。本发明生产工艺容易控制，经济实用。
【专利说明】
-种纳米光触媒悬浮滤料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及水处理材料领域，尤其设及一种纳米光触媒悬浮滤料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展和现在生活水平的提升，人们对于用水的质量也越来越高，中国 淡水只占全世界的7%，为了实现经济的可持续发展，水的处理及循环利用是必须的。污水 处理除了处理一些无机杂质，如陶瓷、泥沙颗粒之外，还需要对水中过多的有机杂质进行重 点处理，一方面过多的有机污染物会造成水中养分的浓缩富集，水溫的升高和光照给细菌 和藻类创造了迅速繁殖的条件；另一方面，运些藻类和微生物除了直接造成水体直接污染 外还会对用水设备带来极大的危害，它们产生的大量粘泥会造成设备的腐蚀，粘泥覆盖在 金属上产生氧浓差腐蚀电池反应，会造成金属溶解，粘泥的聚集产生结垢会阻塞输水管道。 因此对水中微生物进行控制和处理不仅可W控制水质的变坏而且能延长用水设备的使用 寿命，是水处理的关键。
[0003] 滤料在水处理领域中处于重要的地位，无论是污水处理滤池还是给水过滤的滤 忍，滤料都起到核屯、的作用。现有的滤料主要有天然滤料如：石英砂、沸石、无烟煤等，人工 滤料如：活性炭、陶粒等。运些滤料的缺点是功能单一，无法有效的去除水中的有机物，需要 进行改性处理。
[0004] 专利CN201410437905利用珍珠岩和塑料粒子等制备了一种比重较轻，可悬浮于 水中，且膨胀珍珠岩粒空间大，能形成氧化生物膜，具有一定的氧化性。但是由于其氧化性 弱，不能对有机物进行有效分解导致无法大量推广。 阳00引专利CN201010245395将悬浮滤料投入活性液中进行揽拌，惊干后得到活性悬浮 滤料，该方法制备得到的活性悬浮滤料能够有效的去除氮氨有机物，但是其使用寿命较短， 活性也不高。无法大面积使用。
【发明内容】
[0006] 本发明的技术问题是针对现有的滤料功能单一，无法有效地去除水中的有机物， 需要进行改性处理。而有的加入有活性液的滤料寿命短，活性也不高，无法大面积使用的问 题，提出一种纳米光触媒悬浮滤料的制备方法。
[0007] 本发明就上述技术问题提出W下技术方案：
[0008] 本发明提出了一种纳米光触媒悬浮滤料的制备方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤S1、将TiHz粉体、NaF晶体W及盐酸径胺按（0. 1~0. 4) : (0. 05~ 0. 15) : (0. 2~0. 4)的摩尔比配料W制成第一混合物，再将该第一混合物投入到丙Ξ醇水 溶液中，并揽拌均匀；
[0010] 步骤S2、依次将悬浮颗粒和四氨巧喃水溶液也加入到丙Ξ醇水溶液中，并揽拌均 匀；悬浮颗粒与第一混合物的质量比为（3~5) : (10~15);
[0011] 步骤S3、再将硅烷偶联剂K册50加入到丙Ξ醇水溶液中，并在70~80°C的条件下 揽拌均匀，悬浮颗粒和硅烷偶联剂皿550的质量比为1: (2~3);
[0012] 步骤S4、将2-漠-异下基酷漠、Ξ乙胺、硫酸亚铜和二甲基亚讽按照（1~ 1. 5) : (1~2) : (0. 002~0. 006) : (1~3)的质量比配料W制成第二混合物，并将该第二混 合物也投入到丙Ξ醇水溶液中，并在60~80°C下水热3~地，再经过滤，得到纳米光触媒 悬浮滤料；其中，悬浮颗粒与第二混合物的质量比为1: (4~6)。
[0013] 本发明上述的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法中，在步骤S1中，丙Ξ醇水溶液是 采用去离子水和丙Ξ醇按照体积比为1: (3~4)配置的。
[0014] 本发明上述的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法中，在步骤S2中，四氨巧喃水溶液 是采用去离子水和四氨巧喃按照体积比为1: (3~4)配置的。
[0015] 本发明上述的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法中，所述步骤S2还包括：
[0016] 步骤S21、制备砂浆；该砂浆采用粉煤灰、活性炭、珍珠岩、棚砂、娃酸盐水泥W及 胶黏剂中的一种或几种，球磨混合制备得到；
[0017] 步骤S22、将发泡聚乙締或是发泡聚苯乙締颗粒放入成球机中，启动成球机，然后 向该成球机中喷入水和砂浆，从而得到悬浮颗粒。
[0018] 本发明还提出了一种纳米光触媒悬浮滤料，该纳米光触媒悬浮滤料由如上所述的 制备方法制备得到。
[0019] 本发明通过纳米光触媒悬浮滤料的制备方法制备出了一种能够长期使用，水处理 效果好的纳米光触媒悬浮滤料；本发明生产工艺容易控制，经济实用。
【附图说明】
[0020] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0021] 图1为本发明实施例1的试样1的X畑图谱； 阳02引图2为图1所示的试样1的沈Μ图谱。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的技术问题是：现有的滤料功能单一，无法有效地去除水中的有机物，需要 进行改性处理。而有的加入有活性液的滤料寿命短，活性也不高，无法大面积使用。本发明 解决该技术问题的技术方案是：制备一种纳米光触媒悬浮滤料，其采用悬浮颗粒作为内核， 采用纳米Ti化附着在悬浮颗粒上作为外壳。
[0024] 内核的主要作用是保证提供纳米光触媒悬浮滤料的基本性能，滤除无机污染物陶 瓷、泥沙等，同时还可W减轻滤料的重量。外壳的主要作用是靠光激发氧负离子和氨氧自由 基来分解有机污染物和杀菌。纳米光触媒悬浮滤料的外观形貌、尺寸、密度W及其他性能都 可W根据需要进行事先设计，从而直接产出复合使用要求、性价比高的滤料，避免了滤料事 后的改性。此外，纳米光触媒悬浮滤料所含的光催化剂（即纳米Ti化）可W源源不断的提 供滤料足够的活性，从而延长滤料的使用寿命。该纳米光触媒悬浮滤料是将悬浮颗粒和活 性分子通过化学的方法制备而成，内核和外壳通过化学键的作用交联结合在一起。
[00巧]具体地，本发明的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法包括W下步骤：
[0026] 步骤S1、将TiHz粉体、NaF晶体W及盐酸径胺按（0. 1~0. 4) : (0. 05~ 0. 15) : (0. 2~0. 4)的摩尔比配料W制成第一混合物，再将该第一混合物投入到丙Ξ醇水 溶液中，并揽拌均匀；
[0027] 本步骤中，丙Ξ醇水溶液是采用去离子水和丙Ξ醇按照体积比为1: (3~4)配置 的。
[0028] 步骤S2、依次将悬浮颗粒和四氨巧喃水溶液也加入到丙Ξ醇水溶液中，并揽拌均 匀；悬浮颗粒与第一混合物的质量比为（3~5) : (10~15); 阳029] 本步骤中，悬浮颗粒为轻质材料，可W是无机材料、有机材料和复合材料等。
[0030] 从颗粒形状上，悬浮颗粒可W是球形的规则颗粒，如聚乙締发泡颗粒、硅胶颗粒 等，也可W是不规则的颗粒如珍珠岩、赔石、沸石、陶砂等，也可W是由粉末材料如粉煤灰、 植物粉、矿粉、废渣等经成球机制成的球形颗粒；
[0031] 从组分数目上，悬浮颗粒可W是仅包含有一种材料，如石煤灰、煤杆石颗粒、聚乙 締发泡塑料等，也可W包含有两种材料，如膨胀珍珠岩和胶黏剂的组合、棚砂和水泥的组合 等，还可W包含有更多种材料，如石灰粉、植物粉和儘砂等的组合。悬浮颗粒的主要作用是 滤除无机污染物，如陶瓷，泥沙等，同时减轻滤料的重量；
[0032] 四氨巧喃水溶液是采用去离子水和四氨巧喃按照体积比为1: (3~4)配置的。
[0033] 为了使悬浮颗粒能够呈规则的球形，本步骤S2还包括：
[0034] 步骤S21、制备砂浆；
[0035] 本步骤中，该砂浆可W采用粉煤灰、活性炭、珍珠岩、棚砂、娃酸盐水泥W及胶黏剂 中的一种或几种，球磨混合制备得到；
[0036] 步骤S22、将发泡聚乙締或是发泡聚苯乙締颗粒放入成球机中，启动成球机，然后 向该成球机中喷入水和砂浆，从而得到悬浮颗粒。
[0037] 步骤S3、再将硅烷偶联剂皿550加入到丙Ξ醇水溶液中，并在70~80°C的条件下 揽拌均匀，悬浮颗粒和硅烷偶联剂皿550的质量比为1: (2~3); W38] 步骤S4、将2-漠-异下基酷漠、S乙胺、硫酸亚铜和二甲基亚讽按照（1~ 1. 5) : (1~2) : (0. 002~0. 006) : (1~3)的质量比配料W制成第二混合物，并将该第二混 合物也投入到丙Ξ醇水溶液中，并在60~80°C下水热3~地，再经过滤，得到纳米光触媒 悬浮滤料；其中，悬浮颗粒与第二混合物的质量比为1: (4~6)。
[0039] 通过本步骤，可W在悬浮颗粒的表面上形成Ti〇2包覆层，本发明的制备的纳米光 触媒悬浮滤料的Ti〇2包覆层具有（001)暴露面，通过该（001)暴露面，纳米光触媒悬浮滤 料只需吸收可见光即可激活，激活后产生的氧负离子的氨氧自由基可分解有机物，并对水 体进行杀菌消毒。
[0040] 为了便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合具体实施例对本发明作 进一步地详细阐述。 阳〇W 实施例1
[0042] 将20g活性炭、20g珍珠岩、30g棚砂和lOg的108界面胶在干粉混合揽拌机中混 合均匀后制成砂浆； 阳043] 将50g发泡聚乙締颗粒放入成球机中，启动成球机，然后喷入水，并同时喷入砂 浆，形成悬浮颗粒；
[0044] 将TiHz粉体、NaF晶体W及盐酸径胺按0. 4:0. 15:0. 4摩尔比配料W制成第一混合 物；取lOg第一混合物，加入丙Ξ醇水溶液，用磁力揽拌器揽拌1小时；丙Ξ醇水溶液是采 用去离子水和丙Ξ醇按照体积比为1:3配置的。
[0045] 然后再向丙Ξ醇水溶液中加入3g悬浮颗粒，同时加入35mL四氨巧喃水溶液，用磁 力揽拌器揽拌3小时；
[0046] 四氨巧喃水溶液是采用去离子水和四氨巧喃按照体积比为1:3配置的。
[0047] 然后再向丙Ξ醇水溶液加入6g的硅烷偶联剂KH-550,并一起加热至80°C，揽拌 2h〇
[0048] 将2g的2-漠-异下基酷漠、4g Ξ乙胺、0. 006g硫酸亚铜W及4g二甲基亚讽混合 配制成第二混合物，并将该第二混合物加入到丙Ξ醇水溶液中，并在80°C下，水热反应地， 然后依次经过滤、洗涂、常溫干燥，从而得到具有光催化性能的纳米光触媒悬浮滤料的试样 1〇 W例实施例2
[0050] 将lOg粉煤灰、20g珍珠岩、20g儘砂、lOg娃酸盐水泥和20g的107建筑胶在干粉 混合揽拌机中混合均匀后制成砂浆；
[0051] 将30g发泡聚乙締颗粒放入成球机中，启动成球机，然后喷入水，并同时喷入砂 浆，形成悬浮颗粒；
[00巧将TiHz粉体、NaF晶体W及盐酸径胺按0. 4:0. 1:0. 3摩尔比配料W制成第一混合 物；取12g第一混合物，加入丙Ξ醇水溶液，用磁力揽拌器揽拌1小时；丙Ξ醇水溶液是采 用去离子水和丙Ξ醇按照体积比为1:4配置的。
[0053] 然后再向丙Ξ醇水溶液中加入6g悬浮颗粒，同时加入35mL四氨巧喃水溶液，用磁 力揽拌器揽拌2小时；
[0054] 四氨巧喃水溶液是采用去离子水和四氨巧喃按照体积比为1:4配置的。 阳化5] 然后再向丙Ξ醇水溶液加入12g的硅烷偶联剂KH-550,并一起加热至78°C，揽拌 化。
[0056] 将2g的2-漠-异下基酷漠、4g Ξ乙胺、0. 006g硫酸亚铜W及6g二甲基亚讽混合 配制成第二混合物，并将该第二混合物加入到丙Ξ醇水溶液中，并在70°C下，水热反应化， 然后依次经过滤、洗涂、常溫干燥，从而得到具有光催化性能的纳米光触媒悬浮滤料的试样 2。
[0057] 实施例3 阳05引将lOg粉煤灰、20g活性炭、20g珍珠岩、30g甲基纤维素、20g棚砂和lOg建筑白胶 在干粉混合揽拌机中混合均匀后制成砂浆；
[0059] 将50g发泡聚苯乙締颗粒放入成球机中，启动成球机，然后喷入水，并同时喷入砂 浆，形成悬浮颗粒；
[0060] 将TiHz粉体、NaF晶体W及盐酸径胺按0. 4:0. 15:0. 2摩尔比配料W制成第一混合 物；取15g第一混合物，加入丙Ξ醇水溶液，用磁力揽拌器揽拌0. 5小时；丙Ξ醇水溶液是 采用去离子水和丙Ξ醇按照体积比为1:2配置的。 阳061] 然后再向丙Ξ醇水溶液中加入3g悬浮颗粒，同时加入40mL四氨巧喃水溶液，用磁 力揽拌器揽拌3小时；
[0062] 四氨巧喃水溶液是采用去离子水和四氨巧喃按照体积比为1:2配置的。
[0063] 然后再向丙Ξ醇水溶液加入9g的硅烷偶联剂KH-550,并一起加热至80°C，揽拌 化。
[0064] 将Ig的2-漠-异下基酷漠、4g Ξ乙胺、0. 003g硫酸亚铜W及5g二甲基亚讽混合 配制成第二混合物，并将该第二混合物加入到丙Ξ醇水溶液中，并在80°C下，水热反应地， 然后依次经过滤、洗涂、常溫干燥，从而得到具有光催化性能的纳米光触媒悬浮滤料的试样 3。 W65] 验证试验：
[0066] 本发明对试样1进行X射线衍射分析，如图1所示。从图1中可W看到，试样1包 含有锐铁矿和金红石，本发明还对试样1做了 SEM分析，如图2所示。从图2中可W看到， 试样1仅有一种球状颗粒，运说明，在试样1的制备过程中所形成的纳米Ti化完全包覆在 悬浮颗粒上，运样，在试样1的XRD图谱中，就没有看到悬浮颗粒的谱线。按照常理推测，在 其他实施例的试样中，纳米Ti化也应结合于对应的悬浮颗粒上。
[0067] 同时，本发明还取上述实施例所获取的试样50g，并将该试样放入到过滤器的滤忍 中；然后，取污水500g，采用循环方式，Ξ次经过滤忍，得到处理后的污水。
[0068] 同时，本发明还取普通滤料50g，并将该普通滤料放入到过滤器的滤忍中；然后， 取污水500g，采用循环方式，Ξ次经过滤忍，得到处理后的污水。运里，普通滤料为纯的活性 碳粉。
[0069] 处理前的污水W及经试样处理后的污水的组分情况如表1所示。
[0070]
阳07。 本发明通过纳米光触媒悬浮滤料的制备方法制备出了一种能够长期使用，水处理 效果好的纳米光触媒悬浮滤料；本发明生产工艺容易控制，经济实用。
[0072] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据上述说明加 W改进或变换， 而所有运些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种纳米光触媒悬浮滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1、将TiH2粉体、NaF晶体以及盐酸羟胺按（0. 1~0. 4) : (0. 05~0. 15) : (0. 2~ 0. 4)的摩尔比配料以制成第一混合物，再将该第一混合物投入到丙三醇水溶液中，并搅拌 均匀； 步骤S2、依次将悬浮颗粒和四氢呋喃水溶液也加入到丙三醇水溶液中，并搅拌均匀； 悬浮颗粒与第一混合物的质量比为（3~5) : (10~15); 步骤S3、再将硅烷偶联剂KH550加入到丙三醇水溶液中，并在70~80°C的条件下搅拌 均匀，悬浮颗粒和硅烷偶联剂KH550的质量比为1: (2~3); 步骤S4、将2-溴-异丁基酰溴、三乙胺、硫酸亚铜和二甲基亚砜按照（1~1. 5) : (1~ 2) : (0. 002~0. 006) : (1~3)的质量比配料以制成第二混合物，并将该第二混合物也投入 到丙三醇水溶液中，并在60~80°C下水热3~4h，再经过滤，得到纳米光触媒悬浮滤料；其 中，悬浮颗粒与第二混合物的质量比为1: (4~6)。2. 根据权利要求1所述的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中， 丙三醇水溶液是采用去离子水和丙三醇按照体积比为1: (3~4)配置的。3. 根据权利要求1所述的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中， 四氢呋喃水溶液是采用去离子水和四氢呋喃按照体积比为1: (3~4)配置的。4. 根据权利要求1所述的纳米光触媒悬浮滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2 还包括： 步骤S21、制备砂浆；该砂浆采用粉煤灰、活性炭、珍珠岩、硼砂、硅酸盐水泥以及胶黏 剂中的一种或几种，球磨混合制备得到； 步骤S22、将发泡聚乙烯或是发泡聚苯乙烯颗粒放入成球机中，启动成球机，然后向该 成球机中喷入水和砂浆，从而得到悬浮颗粒。5. -种纳米光触媒悬浮滤料，其特征在于，该纳米光触媒悬浮滤料由如权利要求1-4 任意一项所述的制备方法制备得到。
【文档编号】B01J31/38GK105983272SQ201510086282
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月17日
【发明人】刘朝南
【申请人】刘朝南