一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，用简单易行的溶胶?凝胶法制备多孔质纳米二氧化钛，稀土作为掺杂金属对纳米二氧化钛进行改性，制备得到多孔质的稀土掺杂纳米二氧化钛凝胶，将凹凸棒土均匀地混合在凝胶中，在烘箱中将凝胶烘干后进行研磨煅烧。本发明制备的光催化剂有效地拓展了 TiO2对光波长的响应范围，增加了光催化剂的光电转化效率和光催化活性，而且TiO2的多孔质结构结合凹凸棒石独特的晶体结构，使本发明光催化剂具有阳离子可交换性、吸附脱色性，有利于光催化剂的重复利用，降低催化剂成本。此外，该光催化剂的制备方法简单易行，有利于工业化的推广。
【专利说明】
一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，属于羊毛面料印 染废水处理领域。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的快速发展，单一纯棉、纯毛、蚕丝、化纤产品已不能满足人们对面 料既要美观又要保暖、滑爽等各种功能的要求。羊毛面料结合了棉织物有优良的手感和服 用性和毛织物细柔、吸湿、保暖等特点，随着羊毛面料的出现，羊毛面料印染也进入了高速 发展期，设备和技术水平明显提升，生产工艺和设备不断更新换代，然而羊毛面料的羊毛面 料印染废水随之产生，此类羊毛面料印染废水成分复杂，色度大，浓度高，难降解物质多， C0D值高，水质多变。
[0003] 目前，国内的羊毛面料印染废水处理手段主要有的物理处理法、生物处理法、化学 处理法或其中两种或者三种处理法相结合。其中化学处理法的光催化氧化降解技术因其可 以在温和的环境下对有机污染物能进行快速有效的降解，不产生二次污染而备受关注。
[0004] 纳米微粒是指尺寸为纳米量级（l(T9m)的超微颗粒，它的尺度大于原子簇，小于通 常的微粒，粒径一般在1~1 〇〇nm之间。由于纳米微粒有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效 应和宏观量子隧道效应等基本特性，使得纳米微粒以及纳米材料具有常规微粒和常规材料 没有的独特的光、电、磁、热以及催化性能。其中Ti〇2是一种附加值很高的功能精细无机纳 米材料，被广泛应用于光催化领域。但由于二氧化钛半导体禁带宽度为3.2eV，只有在波长 小于387nm紫外光激发下，才能产生光催化降解有机物的光生电子与空穴，对可见光的利用 效率很低，且光生电子-空穴对复合率高，光量子效率较低，实际光催化活性不高。其次纳米 Ti0 2粉末极易团聚，亲水性强，难以固液分离回收;Ti02的吸附性性能差，所以通过对Ti02进 行金属掺杂改性，以及将Ti0 2负载在吸附性能好的载体上，可以达到其光催化降解羊毛面 料印染废水的良好性能，以往专利或技术文献对Ti0 2金属掺杂改性有所报道，但未见稀土 对其进行掺杂改性的相关报道。亦未见凹凸棒土作为其纳米Ti02催化剂载体的相关报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种用于羊毛面料印染废水处理的光催化剂的制备方法，该 光催化剂的制备方法简单，且该光催化剂用于羊毛面料印染废水的处理，其CODcr去除率和 脱色率均良好。
[0006] 本发明提供一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在于:包 括步骤：
[0007] (1)室温下，将钛酸四丁酯10~20份与无水乙醇按40~80份的比例混合形成A溶 液；
[0008] (2)取去离子水65~75份与无水乙醇80~90份混合，并滴加稀盐酸，使pH值保持在 大约3-4,形成溶液B;
[0009] (3)将然后将30~50份的A溶液滴入80~120份的B溶液，然后再滴加3~10wt%的 聚合物水溶液，同时加入稀土3~6份，搅拌2.5~4h，得到湿凝胶；
[0010] (4)将55~65份的凹凸棒土与90~105份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝 胶；
[0011] (5)将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于75~85 °C下烘干3~5h，去除多余 的溶剂和水得烘干混合凝胶；
[0012] (6)将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉中煅烧，得复合光催化剂。
[0013 ]优选地，所述步骤⑵中滴加的稀盐酸的浓度为8~12wt %。
[0014]优选地，所述步骤(3)聚合物水溶液为聚乙烯醇或聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。
[0015]优选地，所述步骤(3)中加入的稀土为氧化钇或碳酸铈。
[0016] 优选地，所述步骤(6)中混合干凝胶的煅烧温度为280~520°C。
[0017]优选地，所述步骤(6)中混合干凝胶的煅烧温度为400°C。
[0018]优选地，所述步骤(6)中混合干凝胶的煅烧时间为3~4h。
[0019] 本发明的有益效果在于：（1)本发明采用少量的稀土对纳米二氧化钛进行掺杂改 性，很大程度上减小了Ti02的禁带宽，有效地拓展了Ti0 2对光波长的响应范围，提高了对可 见光的响应，进而增加了光催化剂的光电转化效率和光催化活性。
[0020] (2)选用凹凸棒土作为负载载体，由于凹凸棒土具有特殊的链层状结构，棒状晶体 细长且晶体内部具有多孔道结构、外表面凹凸相间，内表面积很大，有良好的吸附和离子交 换吸附性，在使用本发明制备的光催化剂进行羊毛面料印染废水的降解时，凹凸棒土能利 用其高吸附性能把污染物吸附到光催化剂上，从而获得良好的降解反应率。
[0021] (3)以加热或以化学剂加以处理即可使凹凸棒土重生循环使用，将纳米Ti02粉末 负载在凹凸棒土上，解决了 Ti02粉末极易团聚，亲水性强，难以固液分离回收的问题。
【具体实施方式】
[0022] 下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护 范围。
[0023] 实施例1
[0024] (1)室温下，将钛酸四丁酯10份与无水乙醇按40份的比例混合形成A溶液；
[0025] (2)取去离子水65份与无水乙醇80份混合，并滴加浓度为8wt%的稀盐酸，使pH值 保持在大约3-4，形成溶液B;
[0026] (3)将然后将30份的A溶液滴入80份的B溶液，然后再滴加3wt%的聚乙烯醇水溶 液，同时加入氧化钇3份，搅拌2.5h，得到湿凝胶；
[0027] (4)将55份的凹凸棒土与90份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝胶；
[0028] (5)将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于75 °C下烘干3h，去除多余的溶剂 和水得烘干混合凝胶；
[0029] (6)将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉280°C下煅烧3h，得复合光催化剂。
[0030] 实施例2
[0031] (1)室温下，将钛酸四丁酯15份与无水乙醇按50份的比例混合形成A溶液；
[0032] (2)取去离子水70份与无水乙醇85份混合，并滴加浓度为10wt%稀盐酸，使pH值保 持在大约3-4,形成溶液B;
[0033] (3)将然后将35份的A溶液滴入90份的B溶液，然后再滴加5wt%的聚丙烯酸水溶 液，同时加入氧化钇6份，搅拌3h，得到湿凝胶；
[0034] (4)将55份的凹凸棒土与95份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝胶；
[0035] (5)将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于80 °C下烘干4h，去除多余的溶剂 和水得烘干混合凝胶；
[0036] (6)将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉360°C下煅烧3.5h，得复合光催化 剂。
[0037] 实施例3
[0038] (1)室温下，将钛酸四丁酯20份与无水乙醇按75份的比例混合形成A溶液；
[0039] (2)取去离子水75份与无水乙醇90份混合，并滴加浓度为12wt%稀盐酸，使pH值保 持在大约3-4,形成溶液B;
[0040] (3)将然后将50份的A溶液滴入120份的B溶液，然后再滴加8wt%的聚甲基丙烯酸 水溶液，同时加入碳酸铈6份，搅拌4h，得到湿凝胶；
[0041] (4)将65份的凹凸棒土与100份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝胶；
[0042] (5)将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于85 °C下烘干4.5h，去除多余的溶 剂和水得烘干混合凝胶；
[0043] (6)将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉400°C煅烧4h，得复合光催化剂。
[0044] 实施例4
[0045] (1)室温下，将钛酸四丁酯20份与无水乙醇按70份的比例混合形成A溶液；
[0046] (2)取去离子水75份与无水乙醇90份混合，并滴加浓度为10wt%的稀盐酸，使pH值 保持在大约3-4，形成溶液B;
[0047] (3)将然后将50份的A溶液滴入120份的B溶液，然后再滴加10wt%的聚丙烯酸水溶 液，同时加入碳酸铈6份，搅拌3.5h，得到湿凝胶；
[0048] (4)将65份的凹凸棒土与105份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝胶；
[0049] (5)将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于85 °C下烘干5h，去除多余的溶剂 和水得烘干混合凝胶；
[0050] (6)将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉480°C煅烧4h煅烧，得复合光催化 剂。
[0051 ] 实施例5
[0052] (1)室温下，将钛酸四丁酯15份与无水乙醇按70份的比例混合形成A溶液；
[0053] (2)取去离子水75份与无水乙醇85份混合，并滴加浓度为10wt %稀盐酸，使pH值保 持在大约3-4,形成溶液B;
[0054] (3)将然后将50份的A溶液滴入110份的B溶液，然后再滴加7wt %的聚甲基丙烯酸 水溶液，同时加入碳酸铈3份，搅拌3.5h，得到湿凝胶；
[0055] (4)将65份的凹凸棒土与105份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝胶；
[0056] (5)将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于85 °C下烘干4h，去除多余的溶剂 和水得烘干混合凝胶；
[0057] (6)将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉520°C煅烧3h，得复合光催化剂。
[0058]将实施例1-5制备的光催化剂分别取3.5g，分别加入1L的羊毛面料印染废水，在太 阳光下反应3h，检测CODcr去除率以及脱色率。检测数据列表如下：
[0060]需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术 方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权 利要求范围中。
【主权项】
1. 一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在于:包括步骤： (1) 室温下，将钛酸四丁酯10~20份与无水乙醇按40~80份的比例混合形成A溶液； (2) 取去离子水65~75份与无水乙醇80~90份混合，并滴加稀盐酸，使pH值保持在大约 3-4,形成溶液B; (3) 将然后将30~50份的A溶液滴入80~120份的B溶液，然后再滴加3~10wt%的聚合 物水溶液，同时加入稀土3~6份，搅拌2.5~4h，得到湿凝胶； (4) 将55~65份的凹凸棒土与90~105份的湿凝胶充分搅拌混合60min得混合湿凝胶； (5) 将加入凹凸棒土后的混合湿凝胶在烘箱中于7 5~8 5 °C下烘干3~5 h，去除多余的溶 剂和水得烘干混合凝胶； (6) 将混合干凝胶研磨后放入坩埚中在马弗炉中煅烧，得复合光催化剂。2. 如权利要求1所述的一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在 于:所述步骤(2)中滴加的稀盐酸的浓度为8~12wt %。3. 如权利要求1所述的一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂及其制备方法，其特征 在于:所述步骤(3)聚合物水溶液为聚乙烯醇或聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。4. 如权利要求1所述的一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在 于:所述步骤(3 )中加入的稀土为氧化钇或碳酸铈。5. 如权利要求1所述的一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在 于:所述步骤(6)中混合干凝胶的煅烧温度为280~520°C。6. 如权利要求1所述的一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在 于:所述步骤(6)中混合干凝胶的煅烧温度为400°C。7. 如权利要求1所述的一种处理羊毛面料印染废水的光催化剂的制备方法，其特征在 于:所述步骤(6)中混合干凝胶的煅烧时间为3~4h。
【文档编号】B01J23/10GK106000383SQ201610332697
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】杜士良
【申请人】太仓协大申泰羊毛衫有限公司