一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法

文档序号:10563573阅读:611来源:国知局
一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及活性炭领域,具体涉及一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法。本发明通过在真空微波环境中,用雾化偶联剂喷涂处理活性炭颗粒,然后在掺银纳米二氧化钛溶液中浸泡,使活性炭颗粒接枝纳米二氧化钛,经干燥处理后得到光触媒活性炭浮珠。通过掺银纳米二氧化钛接枝在活性炭浮珠上,使活性炭浮珠在可见光下具有光催化分解有机物的功能,而且兼具优异的吸附能力。本发明的制备方法简单,制备成本低,制得的光触媒活性炭浮珠性能优异,对促进污水领域的应用发展具有重要意义。
【专利说明】
一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及污水处理领域,具体涉及一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法。
【背景技术】
[0002]颗粒活性炭在水质净化、空气净化、废气、废水治理等应用吸附饱和后无法继续工作。一般的处理方法为再生或者更换原材料。这样会造成使用上的不便以及使用成本的大幅上升。而如果颗粒活性炭具有吸附有机物,同时在可见光照射下进行分解吸附的有机物的功能,那么颗粒活性炭的吸附功能将永远不饱和,能持续地进行有机废物、有机废气的吸附工作。
[0003]中国专利公开号CN105597805A公开了铁、氮掺杂二氧化钛负载碳纤维复合光催化剂及其制备方法,该发明利用溶胶凝胶及浸渍方法制备铁、氮共掺杂T12负载碳纤维复合催化剂(简称(Fe,N)/Ti02@CF),通过在催化剂中引入铁和氮原子,从而在T12的导带和价带之间引入杂质能级,降低了催化剂的带隙能,提高了催化剂的可见光催化性能;利用负载碳纤维(简称CF)不仅可以使材料易于回收,增加了催化剂的重复使用性能,而且增加了光生电子的有效迀移,降低了电子空穴的复合几率,从而提高了催化材料的光量子效率。
[0004]中国专利公开号CN103100378A公开了一种活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法,采用氧化改性和均匀沉淀相结合的技术制备二氧化钛/活性炭纤维光催化剂,主要步骤为:将活性炭纤维,在双氧水中浸泡I小时后取出,用去离子水冲洗后,在烘箱中干燥4小时后取出待用;以一定摩尔比配制钛盐和尿素的混合溶液,均匀搅拌3小时后待用;将处理后的活性纤维珠置于钛盐和尿素的混合溶液中,在80°C条件下搅拌5小时,待反应完全后取出活性炭纤维在100°C烘箱中烘干;将烘干的活性炭纤维于氮气保护下在500°C下焙烧2小时,即得到二氧化钛/活性炭纤维光催化剂。
[0005]光催化浮珠在国外已有使用,但一般用漂珠作为原料,进行纳米二氧化钛镀膜后生产而成。但因为漂珠表面比较光滑,比表面积很小,基本不具备吸附能力。因此,本发明提供一种在自然光条件下就具有光催化活性,且使用寿命长,吸附能力强的光触媒活性炭浮珠及其制备方法,来弥补现有技术的不足。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于解决以上技术问题,提供一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法,通过将掺银纳米二氧化钛接枝在活性炭浮珠上,使活性炭浮珠在可见光下具有光催化分解有机物功能,而且兼具优异的吸附能力。
[0007]为解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
一种光触媒活性炭浮珠,包括以下原料以重量份计:
活性炭颗粒80-120重量份;
掺银纳米二氧化钛1.0-10重量份;
偶联剂5-20重量份。
[0008]进一步地,所述活性炭颗粒为坚果类活性炭颗粒,粒径为l-3mm,坚硬,在水中长期侵泡不会散。
[0009]进一步地,所述掺银纳米二氧化钛粒径为5-10nm,具有自分散且粒子单一分散能力,基本不团聚,用该掺银纳米二氧化钛所制溶液不分层不沉淀。
[0010]进一步地,所述偶联剂由15-20重量份的硅烷偶联剂、8-10重量份的附着力促进剂、70-77重量份的溶剂组成,所述附着力促进剂为改性有机硅化合物,所述溶剂为醇类或脂类溶剂,如甲醇、乙醇、甘油、异丙醇、乙二醇、乙酸乙酯、丁酸丁酯。
[0011 ]上述光触媒活性炭浮珠的制备方法,包括以下步骤:
(1)将活性炭颗粒在微波真空干燥机中干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶联剂雾化喷涂处理活性炭颗粒;
(3)将步骤(2)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中干燥至5min内热失重损失小于0.5%;
(4)将掺银纳米二氧化钛配制成悬浮液,将步骤(3)得到的活性炭颗粒置于悬浮液中,浸泡0.5-5h,然后过滤;
(5)将步骤(4)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中干燥至含水量小于0.5%,得到光触媒活性炭浮珠。
[0012]进一步地,所述步骤(I)中干燥温度为40-100°C,步骤(3)中干燥温度为80-200°C,步骤(5)中干燥温度为80-200°C。
[0013]进一步地,所述步骤(5)中悬浮液中掺银纳米二氧化钛的质量浓度为1.0-10%。
[0014]进一步地,所述步骤(5)中微波真空干燥机的真空度为-0.06—0.08MPa。
[0015]本发明一种光触媒活性炭浮珠及其制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:
1.本发明通过将掺银纳米二氧化钛接枝在活性炭浮珠上,使活性炭浮珠不仅在可见光下具有光催化分解有机物功能,而且兼具优异的吸附能力。
[0016]2.本发明在活性炭浮珠上接枝粒径为5-10nm的掺银纳米二氧化钛,接枝牢靠,不易脱落,使用寿命长,能长期有效分解有机物。
[0017]3.本发明的活性炭浮珠置于污水池中,配合曝气装置使浮珠上下翻滚,能有效去除污水中有机污染物,降低COD,兼具脱色和除臭的功能;
4.本发明的制备方法简单,制备成本低,制得的光触媒活性炭浮珠性能优异,对促进分解有机物的应用发展具有重要意义。
【具体实施方式】
[0018]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
[0019]实施例1
一种光触媒活性炭浮珠,原料包括活性炭颗粒120g,粒径为5-10nm的掺银二氧化钛1g,偶联剂5g,其制备方法如下:
(I)将活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在40°C下干燥至含水量小于0.3%; (2)用偶联剂雾化喷涂处理活性炭颗粒,所述偶联剂由15重量份的硅烷偶联剂、8重量份的改性有机硅化合物、70重量份的甲醇组成;
(3)将步骤(2)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在80°C下干燥至5min内热失重损失小于0.5%;
(4)将掺银纳米二氧化钛配制成悬浮液,将步骤(3)得到的活性炭浮珠置于悬浮液中,浸泡5h,然后过滤;所述悬浮液中掺银纳米二氧化钛的质量浓度为10% ;
(5)将步骤(4)处理得到的活性炭浮珠在真空度为-0.06MPa的微波真空干燥机中,在80°C下干燥至含水量小于0.5%,得到光触媒活性炭浮珠。
[0020]实施例2
一种光触媒活性炭浮珠,原料包括活性炭颗粒80g,粒径为5-10nm的掺银二氧化钛Ig,偶联剂20g,其制备方法如下:
(1)将活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在100°c下干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶联剂雾化喷涂处理活性炭颗粒,所述偶联剂由20重量份的硅烷偶联剂、10重量份的改性有机硅化合物、77重量份的乙酸乙酯组成;
(3)将步骤(2)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在200°C下干燥至5min内热失重损失小于0.5%;
(4)将掺银纳米二氧化钛配制成悬浮液,将步骤(3)得到的活性炭颗粒置于悬浮液中,浸泡0.5h,然后过滤;悬浮液中掺银纳米二氧化钛的质量浓度为1.0%;
(5)将步骤(4)处理得到的活性炭颗粒在真空度为-0.08MPa的微波真空干燥机中,在200 0C下干燥至含水量小于0.5%,得到光触媒活性炭浮珠。
[0021]实施例3
一种光触媒活性炭浮珠,原料包括活性炭颗粒100g,粒径为5-10nm的掺银二氧化钛
6.4g,偶联剂12g,其制备方法如下:
(1)将活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在60°C下干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶联剂雾化喷涂处理活性炭颗粒,所述偶联剂由18重量份的硅烷偶联剂、9重量份的改性有机硅化合物、73重量份的乙醇组成;
(3)将步骤(2)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在140°C下干燥至5min内热失重损失小于0.5%;
(4)将掺银纳米二氧化钛配制成悬浮液,将步骤(3)得到的活性炭颗粒置于悬浮液中,浸泡3h,然后过滤;悬浮液中掺银纳米二氧化钛的质量浓度为6.7%,溶剂为水;
(5)将步骤(4)处理得到的活性炭颗粒在真空度为-0.07MPa的微波真空干燥机中,在160 0C下干燥至含水量小于0.5%,得到光触媒活性炭浮珠。
[0022]实施例4
一种光触媒活性炭浮珠,原料包括活性炭颗粒94g,粒径为5-10nm的掺银二氧化钛
3.6g,偶联剂I Og,其制备方法如下:
(1)将活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在80°C下干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶联剂雾化喷涂处理活性炭颗粒,所述偶联剂由18重量份的硅烷偶联剂、9重量份的改性有机硅化合物、72重量份的异丙醇组成;
(3)将步骤(2)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在150°C下干燥至5min内热失重损失小于0.5%;
(4)将掺银纳米二氧化钛配制成悬浮液,将步骤(3)得到的活性炭颗粒置于悬浮液中,浸泡2.5h,然后过滤;悬浮液中掺银纳米二氧化钛的质量浓度为4.8%,溶剂为水;
(5)将步骤(4)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中,在150°C下干燥至含水量小于0.5%,得到光触媒活性炭浮珠。
[0023]600mL水中滴入1mL饱和的甲基橙水溶液,作为污染水A,取1g实施例3得到的活性炭浮珠植入其中,用增氧栗作为曝气装置不断骨气,使活性炭不断上下翻滚,在自然光条件下做吸附分解实验,2h完成脱色;脱色完成后持续不断换入新的污染水A,在换液600次后,活性炭浮珠仍旧能在自然光条件下,在4h内完成甲基橙水溶液脱色。
[0024]综上,本发明的活性炭浮珠使用寿命长,接枝牢固,能长期有效分解有机物。
【主权项】
1.一种光触媒活性炭浮珠,其特征在于,包括以下原料以重量份计: 活性炭颗粒80-120重量份; 掺银纳米二氧化钛1.0-10重量份; 偶联剂5-20重量份。2.根据权利要求1所述的一种光触媒活性炭浮珠,其特征在于,所述活性炭颗粒为坚果类活性炭颗粒,粒径为。3.根据权利要求1所述的一种光触媒活性炭浮珠,其特征在于,所述掺银纳米二氧化钛粒径为5-10nm。4.根据权利要求1所述的一种光触媒活性炭浮珠,其特征在于,所述偶联剂由15-20重量份的硅烷偶联剂、8-10重量份的附着力促进剂、70-77重量份的溶剂组成,所述附着力促进剂为改性有机硅化合物,所述溶剂为醇类或脂类溶剂。5.—种如权利要求1所述光触媒活性炭浮珠的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)将活性炭颗粒在微波真空干燥机中干燥至含水量小于0.3%; (2)用偶联剂雾化喷涂处理活性炭颗粒; (3)将步骤(2)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中干燥至5min内热失重损失小于0.5%; (4)将掺银纳米二氧化钛配制成悬浮液,将步骤(3)得到的活性炭颗粒置于悬浮液中,浸泡0.5-5h,然后过滤; (5)将步骤(4)处理得到的活性炭颗粒在微波真空干燥机中干燥至含水量小于0.5%,得到光触媒活性炭浮珠。6.根据权利要求5所述的一种光触媒活性炭浮珠的制备方法,其特征在于:所述步骤(I)中干燥温度为40-1000C,步骤(3)中干燥温度为80-200°C,步骤(5)中干燥温度为80-200Γ。7.根据权利要求5所述的一种光触媒活性炭浮珠的制备方法,其特征在于:所述步骤(5 )中悬浮液中掺银纳米二氧化钛的质量浓度为1.0-10%。8.根据权利要求5所述的一种光触媒活性炭浮珠的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中微波真空干燥机的真空度为-0.06—0.08MPa。
【文档编号】B01J20/20GK105923695SQ201610549263
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】张爱民
【申请人】成都优纳新材料有限公司
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