一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法
【专利摘要】本发明公开了一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，将粉体光催化剂加入聚氨酯预聚体溶于去离子水后形成的乳液中，高速搅拌使其混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入交联剂和引发剂，形成水凝胶，将此水凝胶切成规整颗粒，即得到固定化光催化剂，将得到的固定化光催化剂填充在柱形反应器内部，将反应器放置于阳光或人造光源下，打开印染废水水泵，通过光催化作用连续降解印染废水中的有机污染物。该方法的优点在于光催化剂的负载量高，固定化处操作简便，运行成本低，在太阳光下对染料及印染废水中的CODcr去除率可达到50%～95%以上，在其他工业废水的处理方面也具有良好的推广价值。
【专利说明】一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环境净化领域的光催化剂及其制备方法，具体是一种固定化光催 化剂及其连续催化氧化处理印染废水的方法。
【背景技术】
[0002] 我国正处在印染行业快速发展的阶段，随着印染产能的不断扩大，一系列环境问 题也随之产生，其中之一就是大量印染废水的产生。由于染整的整个过程中都需要大量的 水用于输送、洗涤、分散物料及冷却设备等等，因此产生的废水量很大，一般可达印染企业 用水量的70%?90%。据统计，2010年在全国各工业行业中，纺织印染行业废水排放量为 12. 75吨，居全国工业废水排放量的第五位，约占全国工业废水排放量的6%。据有关资料 显示，太湖流域工业废水化学需氧量（CODcr)排放量中约30%来源于纺织印染行业。印染 废水的污染问题已成为广泛关注的社会问题。印染废水具有水量大、色度深、成分复杂、生 物降解性差，脱色处理困难等特点，印染废水中难降解有机污染物的深度处理方法为目前 研究热点。常用的深度处理方法包括：吸附法、生物处理技术和高级化学氧化法。其中高级 化学氧化法中的光催化氧化法降解速度快，不产生二次污染，反应条件温和，是环境领域活 跃的研究方向。二氧化钛高效、化学性质稳定、抗光氧化型强，广泛用于光催化氧化。二氧 化钛(锐钛矿型）的禁带宽度为3. 2eV，吸收波长小于388nm，吸收波段为紫外光区。而用稀 土元素、非金属元素、贵金属元素等对二氧化钛进行改性可以提高其光催化活性，提高其可 见光响应范围，减少废水中难降解有机污染物处理中的能量消耗，甚至实现污染物直接在 太阳光下进行光催化降解。研究者已根据光催化降解的特性设计出不同光催化降解方法， 主要分为悬浮型和负载型两种，其中负载型光催化降解更利于催化剂的回收和重复利用， 但是现在的负载工艺存在负载量低，催化接触面积小，降低了二氧化钛光催化剂的催化活 性，导致降解效率下降的问题，而且负载型光催化法多是采用批次处理的方式处理废水，不 能实现废水的连续处理。
【发明内容】
[0003] 本发明目的之一是针对现有技术的上述不足，提供一种光催化剂的固定方法及连 续处理印染废水的方法。
[0004] 一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将粉体光催化剂加入聚氨酯预聚体溶于去离子水后形成的乳液中，高速搅拌使其 混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入交联剂和引发剂，经乳液自由基聚合形成固定化光催 化剂的聚氨酯水凝胶，将此水凝胶切成规整颗粒，即得到固定化光催化剂， (2) 将得到的固定化光催化剂填充在柱形反应器内部，将反应器放置于阳光或人造光 源下，打开印染废水水泵，通过光催化作用连续降解印染废水中的有机污染物。
[0005] 所述的固定化光催化剂中粉体光催化剂的质量百分比为5?30%，聚氨酯预聚体 的质量百分比为10?40%，交联剂的质量百分比为5?10%，引发剂的质量百分比为0. 1? 1. 〇%，去尚子水的质量百分比为19?79. 9%。
[0006] 所述的光催化剂为二氧化钛或氧化锌及各种改性或掺杂的具有光催化效果的粉 体材料，粉体平均粒径小于100微米。
[0007] 所述的聚氨酯预聚体为两端具有如下结构的高分子：
【权利要求】
1. 一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将粉体光催化剂加入聚氨酯预聚体溶于去离子水后形成的乳液中，高速搅拌使其 混合均匀形成稳定的悬浊液，再加入交联剂和引发剂，经乳液自由基聚合形成固定化光催 化剂的聚氨酯水凝胶，将此水凝胶切成规整颗粒，即得到固定化光催化剂， (2) 将得到的固定化光催化剂填充在柱形反应器内部，将反应器放置于阳光或人造光 源下，打开印染废水水泵，通过光催化作用连续降解印染废水中的有机污染物。
2. 根据权利要求1所述的一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特 征在于，所述的固定化光催化剂中粉体光催化剂的质量百分比为5?30%，聚氨酯预聚体的 质量百分比为10?40%，交联剂的质量百分比为5?10%，引发剂的质量百分比为0. 1?
1. 〇%，去尚子水的质量百分比为19?79. 9%。
3. 根据权利要求1所述的一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特 征在于，所述的光催化剂为二氧化钛或氧化锌及各种改性或掺杂的具有光催化效果的粉体 材料，粉体平均粒径小于1〇〇微米。
4. 根据权利要求1所述的一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特 征在于，所述的聚氨酯预聚体为两端具有如下结构的高分子：
其中PU表示聚氨酯骨架，聚氨酯预聚体的分子量为2000?20000。
5. 根据权利要求1所述的一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特 征在于，所述的交联剂为N，N' -亚甲基丙烯酸酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基 丙烯酸酯中的一种或其组合。
6. 根据权利要求1所述的一种光催化剂的固定方法及连续处理印染废水的方法，其特 征在于，所述的引发剂为N，N，N'，N' -四甲基乙二胺、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐中的一种或其 组合。
【文档编号】C02F1/72GK104353500SQ201410614450
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】何丹农, 董亚梅, 万晓佳, 童琴, 严鹏, 金彩虹 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司