本发明属于水处理材料领域，具体涉及一种多孔悬浮水处理材料的制备方法。
背景技术
水处理材料是一类用于净化水中污染物的材料，常见的水处理材料包括吸附材料、过滤材料和絮凝材料等。吸附材料是水处理中最常采用的一类材料，几乎所有的有机和无机污染物都可以通过吸附的方式从水中去除。然而，吸附只是将污染物从水中转移到吸附材料上的过程，并不能引起污染物的分解，也就不能从化学意义上理解为污染物的完全净化。这其中一个最为关键的问题就是所有的吸附材料都有饱和吸附容量，一旦吸附的污染物达到这个容量，就不能引起更多的吸附行为。光催化净化技术是一种先进氧化技术，它可以在光照下将有机物分解为小分子，直至完全氧化为二氧化碳和水，也就达到了完全矿化的结果。如能将光催化技术与传统的吸附材料相结合，在吸附的同时也能使有机污染物分解，就能极大地延长吸附材料的使用寿命，必然具有极为广阔的应用前景。同时，为了提高材料对水中污染物的处理能力，也要求材料与水能充分混合，因而悬浮型材料具有非常有效的实际意义。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，该多孔悬浮水处理材料可与污水充分混合，适用于去除污水中的有机污染物。
本发明采用的技术方案是：一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1)在300ml去离子水中加入10~15g硅酸钠和6~8g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液a。
(2)在溶液a中加入50g粉煤灰陶粒，在120w超声波清洗机中处理30min，超声波频率40khz，然后过滤，得到固体物a。
(3)将固体物a在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1)在150ml无水乙醇中加入13~17ml钛酸四丁酯、2.1~2.5ml硼酸三丁酯、1.5~2.3ml乙酰丙酮、2~5ml聚乙二醇300、3~7g乳化剂np-7，在室温下搅拌形成溶液b。
(2)在60ml去离子水中加入3.3~3.6g硝酸镨，搅拌形成溶液c。
(3)在溶液b中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液c，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在480~560℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
上述一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，其中：所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径6~12mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1mpa，气孔率54%。
本发明制备的多孔悬浮水处理材料的主要技术特征如下：粒径6~12mm，体积密度0.95~0.97g/cm3，筒压强度3.0~3.1mpa，比表面积180~200m2/g，气孔率51%~52%。
本发明的一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，与现有技术相比，优点在于：将粉煤灰陶粒修饰后，易于在表面涂覆光催化剂膜，具有在可见和紫外光照射下分解有机物的活性。光催化剂膜与粉煤灰陶粒结合致密，不堵塞原有的孔隙，保留粉煤灰陶粒吸附水中污染物的容量。同时，在光照条件下，陶粒表面的光催化剂膜可以分解吸附的有机物，达到净化污水及清洁陶粒表面的作用。多孔悬浮水处理材料可以与水充分混和，能够快速净化被污染的污水，具有寿命长、活性高的特点。
具体实施方式
下述实施例中使用的化学原料都为纯料。
实施例1。
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1)在300ml去离子水中加入10g硅酸钠和6g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液a。
(2)在溶液a中加入50g粉煤灰陶粒，在120w超声波清洗机中处理30min，超声波频率40khz，然后过滤，得到固体物a。
(3)将固体物a在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1)在150ml无水乙醇中加入13ml钛酸四丁酯、2.1ml硼酸三丁酯、1.5ml乙酰丙酮、2ml聚乙二醇300、3g乳化剂np-7，在室温下搅拌形成溶液b。
(2)在60ml去离子水中加入3.3g硝酸镨，搅拌形成溶液c。
(3)在溶液b中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液c，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在480℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径6mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1mpa，气孔率54%。
制备的多孔悬浮水处理材料粒径6mm，体积密度0.95g/cm3，筒压强度3.1mpa，比表面积180m2/g，气孔率52%。
实施例2。
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1)在300ml去离子水中加入12g硅酸钠和7g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液a。
(2)在溶液a中加入50g粉煤灰陶粒，在120w超声波清洗机中处理30min，超声波频率40khz，然后过滤，得到固体物a。
(3)将固体物a在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1)在150ml无水乙醇中加入15ml钛酸四丁酯、2.3ml硼酸三丁酯、1.9ml乙酰丙酮、3ml聚乙二醇300、5g乳化剂np-7，在室温下搅拌形成溶液b。
(2)在60ml去离子水中加入3.4g硝酸镨，搅拌形成溶液c。
(3)在溶液b中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液c，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在520℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径8mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1mpa，气孔率54%。
制备的多孔悬浮水处理材料粒径8mm，体积密度0.96g/cm3，筒压强度3.1mpa，比表面积190m2/g，气孔率52%。
实施例3。
一种多孔悬浮水处理材料的制备方法，包括下述工艺步骤。
步骤1：修饰粉煤灰陶粒的制备。
(1)在300ml去离子水中加入15g硅酸钠和8g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液a。
(2)在溶液a中加入50g粉煤灰陶粒，在120w超声波清洗机中处理30min，超声波频率40khz，然后过滤，得到固体物a。
(3)将固体物a在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
步骤2：凝胶成膜。
(1)在150ml无水乙醇中加入17ml钛酸四丁酯、2.5ml硼酸三丁酯、2.3ml乙酰丙酮、5ml聚乙二醇300、7g乳化剂np-7，在室温下搅拌形成溶液b。
(2)在60ml去离子水中加入3.6g硝酸镨，搅拌形成溶液c。
(3)在溶液b中加入修饰粉煤灰陶粒，加热至50℃，保温30min，然后冷却至室温，再加入溶液c，搅拌至形成凝胶状物。
步骤3：多孔悬浮水处理材料的制备。
将凝胶状物在110℃干燥15h，再在560℃煅烧3h，冷却至室温，即制得多孔悬浮水处理材料。
所述粉煤灰陶粒为褐色圆球，粒径12mm，体积密度0.93g/cm3，筒压强度3.1mpa，气孔率54%。
制备的多孔悬浮水处理材料粒径12mm，体积密度0.97g/cm3，筒压强度3.0mpa，比表面积200m2/g，气孔率51%。
对比实验。
对比例1粉煤灰陶粒。
对比例2修饰粉煤灰陶粒。
(1)在300ml去离子水中加入10g硅酸钠和6g磷酸钠，搅拌均匀形成溶液a。
(2)在溶液a中加入50g粉煤灰陶粒，在120w超声波清洗机中处理30min，超声波频率40khz，然后过滤，得到固体物a。
(3)将固体物a在150℃干燥10h，再在620℃煅烧3h，冷却至室温，得到修饰粉煤灰陶粒。
由表得知，通过对粉煤灰陶粒进行表面修饰，可以显著提高对有机污染物的吸附能力。光催化剂膜与粉煤灰陶粒结合致密，不堵塞原有的孔隙，保留粉煤灰陶粒吸附水中污染物的容量。同时，在光照条件下，陶粒表面的光催化剂膜可以分解吸附的有机物，达到净化污水及清洁陶粒表面的作用。