光催化蜂窝活性炭网的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光催化蜂窝活性炭网及制备方法，尤其是蜂窝状活性炭网载体和掺杂 1102光催化剂的制备、以及将催化剂负载于载体上的方法。
【背景技术】
[0002] 活性炭作为优良的吸附剂已广泛应用于治理空气和水质污染，常用的为颗粒活性 炭和粉末活性炭。近年来开发的煤质蜂窝活性炭具有比表面积大、吸附性能强的优点，在市 场上很受重视。虽然它有诸多优势，但易饱和，使用成本高，即使通过再生也难以回复到原 有水平。
[0003] 以1102作为光催化剂在紫外光作用下几乎能够使所有的污染物发生光分解而转 变为无害物，且反应条件温和（常温、常压），虽然很有前景，但存在110 2不能被可见光激 发，粉末态使用难回收等弊端。对此已开展了包括向Ti02掺杂在内的方法以扩展对可见光 的响应，以及及开发固定催化剂的方法。
[0004] 为克服活性炭和光催化技术的不足、发挥二者的长处，近年来已有将光催化技术 与吸附技术结合在一起的报道。目前常用的活性炭负载Ti02的方法有二种，一种是将前躯 体负载到载体上，然后再加热使前躯体转变为Ti02;另一种是将TiO2纳米粉体通过各种方 式负载到载体上。
[0005] CN1288077C公开了一种由煤直接制备蜂窝状活性炭的方法。该方法是将煤粉、乳 化煤焦油、水溶性粘合剂、润滑剂和水经过原料粉碎、配料、捏合、挤出成型、干燥、炭化、活 化而得到。该发明具有成本低、生产设备简化、制备的蜂窝状活性炭具有单位体积比表面积 大、空隙率高、耐水耐酸耐碱、抗压强度高、耐热性好，容易热再生或洗涤再生等优点。但材 料的物理性能须改进。
[0006] CN101857224公开了一种树脂结合蜂窝状活性炭的制备方法，通过干粉混合、湿法 混捏配制可塑性泥料、真空练泥、挤出成型、干燥、固化处理以及二次热处理的步骤得到的 蜂窝活性炭，由于其酚醛树脂除发挥粘结作用提高了该活性炭的机械强度之外，还能显著 提尚蜂窝状活性炭的耐热性；添加多孔矿物更能够有效提尚蜂窝状活性炭的机械强度和比 表面积；该处理方法热处理温度比较低，生产能耗小，能够有效降低生产成本；且制备工艺 和设备简单，生产投资比较小，进一步降低了成本。
[0007] CN101596457A公开了一种硼和其它元素共掺杂纳米二氧化钛光催化剂及其制备 方法，是使用钛酸酯和硼酸作为钛源和硼源，其它掺杂元素包含过渡金属、稀土金属或非金 属中的一种或多种，采用醋酸、硝酸或柠檬酸作为水解反应催化剂，醇和水混合物作为反应 体系，通过溶胶-凝胶反应和煅烧制备硼和其它元素共掺杂纳米二氧化钛光催化剂。采用 该法制备的硼和其它元素共掺杂纳米二氧化钛，能够吸收可见光并具有可见光催化活性。
[0008] CN1015492994公开了一种非金属元素多元掺杂纳米二氧化钛光催化剂，该催化 剂中掺杂的非金属元素含量按重量百分比计，碳为30?50%，氮为8?30%，硫为1? 2%，且在含量为100MG/L亚甲蓝染料液中，加入2g/l该催化剂，并在紫外光、可见光或 日光下降解2小时，其降解率均在95%以上。该发明还公开了该光催化剂的制备方法。由 于本发明提供的光催化剂中所含的掺杂非金属元素含量高，因而其不仅对紫外光、可见光 或日光都有较好响应，可使染液中的染料迅速降解，而且成本低。另外制备方法的体系简 单，过程易控，操作安全，且还具有良好的重现性。
[0009]CN101653720A公开了一种将制备好的蜂窝状活性炭在纳米级光触媒溶剂中浸渍 处理的技术，该技术由于在蜂窝活性炭上增加了光触媒剂，在光照条件下可以分解甲醛等 有害物质，因而具有自洁功能。
[0010] 上述报道涉及了蜂窝状活性炭网的制备方法，掺杂光催化剂的制备方法，以及将 催化剂负载于蜂窝状活性炭上的工艺，但尚未见到与本
【发明内容】
相同的专利或文献报道。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是：旨在提供具有可见光催化降解和活性炭吸附等功能的产品，物 理结构性能好，即提供能高效降解有机废气、废水的光催化煤质蜂窝状活性炭及制备方法。
[0012] 本发明的技术方案是：光催化蜂窝活性炭网，以蜂窝状活性炭网作为载体，在蜂窝 状活性炭网上负载了Co、Pr和S的Ti02，所述Ti02光催化剂中Co:Pr:S:Ti02的摩尔 比为 0.01 ?0.03 : 0.005 ?0.015 : 0.5 ?2.0 : 0.9 ?1.2。
[0013]蜂窝状活性炭网的尺寸为100?250mmX100?250mmX10?20mm，网的孔密度为 30?50孔/cm2,孔的形状为边长是1?2mm的正方形或正三角形或正六边形。
[0014]光催化蜂窝活性炭网的制备方法，制备出具有高孔密度、高比表面积、直孔结构、 透气和透光性好的煤质蜂窝活性炭网载体，包括以下步骤：首先，包括：①原料组成为： 煤粉：无机填料：低温粘结剂：高温粘结剂：润滑剂：水的质量比为45?65 : 2? 15 : 1?4 : 10?20 : 2?3 : 10?15,其中煤粉为烟煤与无烟煤粉以1 : 0.2?0.8 的混合物，无机填料为高岭土、或凹凸棒土、或黏土、或麦饭石、或海泡石中的一种或两种以 上任意混合；低温粘结剂为甲基纤维素、或羟丙基甲基纤维素、或羧甲基纤维素中的一种或 两种以上任意混合；高温粘结剂为煤焦油、或磷酸二氢钠、或磷酸二氢铝中的一种或两种以 上任意混合；煤焦油的沥青含量大于35%，润滑剂为食用油、或聚乙二醇；所有非水溶固体 原料的细度均粉碎至200目以上。②原料预处理，包括：将原料充分混合与捏合，再经过真 空练制与陈腐，制成均匀的可塑性泥料。③泥料挤出成蜂窝体，微波干燥，再在氮气保护下 于箱式炉中炭化，最后通入水蒸气或二氧化碳活化，即得到煤质蜂窝状活性炭网。
[0015]其次，制备掺杂了Co、Pr和S等元素的纳米1102光催化剂，使之能利用可见光激发 产生活性态氧，导致一系列氧化还原反应，使有机污染物降解。包括以CH4N2S为硫的原料， 溶入无水乙醇后，再掺入适量Co(N03) 2 *6H20和Pr(N03) 3 *61120,溶解后再滴加Ti(0C4H9) 4再 在500°C下煅烧，研磨至200目以上，制得粉末态光催化剂。
[0016]其三，将制得的粉状光催化剂负载于煤质蜂窝活性炭网载体上，包括：先清洗载 体，分别采用氨水、硝酸和乙醇浸泡后再超声清洗，烘干；然后将光催化剂粉末负载于载体 上，即将光催化剂粉末与环氧树脂以一定比例混合，加入乙醇制成浆液，然后将经过预处理 的煤质蜂窝陶瓷网浸渍到浆液中，取出烘干，最后在箱式炉内于500±100°〇、队保护下焙 烧，即制得光催化煤质蜂窝陶瓷网。控制煤质蜂窝陶瓷网的浸渍和烘干次数，可以增加光催 化剂的负载量。
[0017] 本发明还对样品进行了催化剂负载强度、负载率、XRD、SEM、甲醛等有机气体去除 率的测定，表征了光催化蜂窝活性炭网的特性。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明提供的光催化蜂窝状活性炭网由于比表面积大、通 气性好，从而提高了活性炭吸附有机物污染物的功能，并具有很好的强度，装配和安装使用 均方便；由于活性炭吸附作用，为负载的光催化剂提供了较高浓度的机物污染物，从而提高 了光催化效率；又由于在纳米Ti02掺杂了Co、Pr和S等元素，使它能利用可见光产生催化 作用，降低了光催化成本，在可见光的吸收效率很高。因此，光催化蜂窝状活性炭网是综合 了可见光催化、吸附于一体处理有机污染物的产品。且制备方法独特，基本无环境污染。光 催化蜂窝状活性炭网具有直孔网状结构、通气性和透光性好，其比表面积为750?1050m2/ g，碘吸附值为900?1100mg/g，四氯化碳吸附率为40?60%。在30m3的密闭空间并以可 见光为光源，50min后的甲醛去除率为95. 6?98. 7%，甲苯为90. 3?