一种制备漂浮载体负载催化剂的装置及方法与流程

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种制备漂浮载体负载催化剂的装置及方法。

背景技术：

当今社会水污染问题严重，光催化技术作为一种常见的水污染处理技术，现在已经被广泛的应用到各种废水的处理当中。但是现在限制催化剂难以广泛应用的最主要的因素在于催化剂难以回收。由于某些催化剂含有金属等成分，直接投放在水溶液中，不仅花费高昂，而且还会对水生生物产生毒害作用。因此，急需研发可回收的催化剂，应用到水污染治理的研究中。

现有技术中，研究较多的是磁性催化剂，通过制备具有磁性的催化剂，反应后可以通过磁铁进行回收。如zl201620969088.2介绍了一种磁性催化剂的回收装置，结构简单，成本低，且能够适应多种催化剂的筛选。但是磁性光催化剂需要催化剂必须要具备磁性，也限制了催化剂的应用。最近，人们发现可以将催化剂负载固定到某些载体上再进行催化反应。例如zl201710321708.0制备的复合膜催化剂进一步提高了tio2/h3pw12o40复合膜的光催化活性并拓宽了其响应范围，解决了现有催化剂多为粉体，难以回收利用，容易对环境带来二次污染的问题。然而，漂浮光催化剂的制备可能更适用大范围的使用。首先漂浮光催化剂易于回收，可以直接投放至污染严重的河水，另外漂浮的光催化剂还能很好的吸收太阳光能进行光催化反应，经济又环保。但由于载体是漂浮在水面的，难以实现均匀负载。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于提供一种制备漂浮载体负载催化剂的装置及方法，有效的将光催化剂均匀的负载到漂浮载体的各个表面，从而得到催化剂性能更佳的漂浮催化剂。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备漂浮载体负载催化剂的装置，包括反应池，在所述的反应池的上部设置载体投放口和若干反应溶液入口，在所述的反应池的下部设置出水口；在所述的反应池中设置筛网，配合后，在所述的筛网下方的反应池中放入漂浮载体。

进一步的，所述的筛网通过固定桩完成固定。

进一步的，在所述的反应池的上方设置搅拌子，所述的搅拌子通过控制杆驱动。

进一步的，在所述的筛网下方的反应池中安放磁子。

进一步的，所述的筛网的孔径小于漂浮载体的尺寸。

进一步的，在所述的反应池中设置两个液位线，分别对应第一液面和第二液面，其中，第二液面在第一液面上方，所述的第二液面的直径大于第一液面；该方法包括如下步骤：

1)在空反应池中，经过载体投放口加入漂浮载体，然后将筛网安装在第一液面之下；

2)通过反应溶液入口，将催化剂的反应液通过不同反应溶液入口分别加入到反应池中，控制反应溶液处于第二液面；

3)然后开通磁力搅拌器搅拌，反应完全结束后，关闭并移出搅拌子，并将筛网移动至第一液面至第二液面之间，继续搅拌直至漂浮载体全部浮至第二液面；然后再将筛网移到第一液面以下；

4)然后打开出水口将水放出，液面移至筛网以下，筛网将载体截留。将筛网取出，同时载体移入烘箱干燥待用。

进一步的，步骤1)中，所述的漂浮载体尺寸的范围范围是100μm-5cm。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种制备漂浮载体负载催化剂的装置及方法，本发明通过此装置可以控制漂浮载体在水或其他密度大于载体的溶液下反应，可以有效的将光催化剂均匀的负载到漂浮载体的各个表面，从而得到催化剂性能更佳的漂浮催化剂。相比未使用本装置制备的漂浮光催化剂，其性能提高了一倍。

附图说明

图1为漂浮载体负载催化剂的装置示意图；

图2为光催化降解性能测试；

附图标记为：1-控制杆、2-固定桩、3-筛网、4-磁子、5-载体投放口、6-反应溶液入口、7-出水口、8-漂浮载体、9-第一液面、10-第二液面、11-搅拌子、12-反应池、13-磁力搅拌器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种制备漂浮载体负载催化剂的装置，包括反应池12，在反应池12的上部设置载体投放口5和若干反应溶液入口6，在反应池12的下部设置出水口7。

在反应池12中可拆卸的安装筛网3，筛网3通过固定桩2完成固定。在反应池12的上方设置搅拌子11，搅拌子11通过控制杆1完成驱动，搅拌溶液。磁子4安放在筛网3下方的反应池12中。筛网3的孔径小于漂浮载体8的尺寸；漂浮载体8尺寸的范围范围是100μm-5cm。

制备漂浮载体负载催化剂的方法，首先在空反应池12中投放漂浮载体8，从载体投放口5加入，然后将筛网3在固定桩2固定好，通过控制杆1调节筛网3至第一液面9以下，然后通过反应溶液入口6，将催化剂的反应液通过不同反应溶液入口6分别加入到反应池中，控制反应溶液处于第二液面10，第二液面10的直径大于第一液面9；然后开通磁力搅拌器13，磁子4开始搅拌筛网下方的反应液开始流动反应，然后再打开搅拌子11，筛网3上方的反应液也开始流动。反应完全结束后，关闭并移出搅拌子，并将筛网移动至第一液面9至第二液面10之间，继续搅拌直至漂浮载体8全部浮至第二液面10。然后再将筛网移到第一液面9以下。然后打开出水口7将水放出，液面移至筛网3以下，筛网3将载体截留。将筛网3取出，同时载体移入烘箱干燥待用。

实施例1

我们用20-40目的漂珠为漂浮载体8，先将5-10g的漂珠通过载体投放口5进样到反应池，在固定桩2上固定100目的不锈钢筛网3，通过控制杆1将其放置到第一液面9的下方，然后从反应溶液入口6加入40-80mm的硝酸铋溶液700-900ml，打开搅拌子11和磁子4，搅拌半小时至1小时后，再加入1m的盐酸溶液200-400ml，溶液达到第二液面10，继续搅拌1-2小时后反应充分后，将筛网3移至第一液面9-b之间。继续搅拌等待漂珠完全浮到第二液面10。再将筛网3移到第一液面9以下。然后打开出水口7后，溶液排干后将筛网3转移到烘箱中，60-80℃干燥8-12小时后得到样品a待用。

实施例2

我们用100目的聚乙烯塑料作为漂浮载体8，先将5-10g的聚乙烯通过载体投放口5进样到反应池，在固定桩2上固定300目的不锈钢筛网3，通过控制杆1将其放置到第一液面9的下方，然后从反应溶液入口6加入40-80mm的硝酸铋溶液700-900ml，打开搅拌子11和磁子4，搅拌半小时后，再加入1m的盐酸溶液200-400ml，溶液达到第二液面10，继续搅拌1-2小时后反应充分后，将筛网3移至第一液面9-b之间。继续搅拌等待漂珠完全浮到第二液面10。再将筛网3移到第一液面9以下。然后打开出水口7后，溶液排干后将筛网3转移到烘箱中，40-60℃干燥12-16小时后得到样品b待用。

实施例3

我们分别选取5-10g的20-40目的漂珠为漂浮载体8和100目的聚乙烯塑料作为漂浮载体8于2l的烧杯中，然后从反应溶液入口6加入40-80mm的硝酸铋溶液700-900ml，打开搅拌子11，搅拌半小时后，再加入1m的盐酸溶液200-400ml，继续搅拌1-2小时后反应充分后，分别通过100目和300目的筛网3过滤，分别在烘箱中干燥后得到样品c和样品d待用。

实施例4

我们选取所得的a、b、c、d四个样品的进行可见光下光催化降解10mg/l的四环素的实验，光催化反应半小时后，降解效果如图2所示。我们可以看出通过本装置制备的光催化剂a和b比未使用本装置制备的催化剂c和d具有更强的催化性能，因此本装置能够显著提升漂浮光催化剂的性能，并实现漂浮光催化剂的自动化制备。