[发明专利]玻璃纤维基钇掺杂二氧化钛光降解触媒丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够在光照射下，使水体中的有机污染物，尤其是有机色素污染物光催化降解的玻璃纤维基钇掺杂二氧化钛光降解触媒丝的制备方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市生活垃圾产生量也急剧增加，自从上世纪90年代以来，全世界每年平均新增垃圾约17.85亿吨，垃圾填埋过程中产生的渗滤液直接或间接影响到人类的生存环境。对垃圾渗滤液进行有效的处理已成为城市环境中急待解决的问题和环境防护技术的研究热点之一。在工业污染方面，造纸工业的发展为人们的生活带来方便，但同时也产生了大量的废水污染，给生态环境造成了巨大的破坏，人们采取了许多措施来消除造纸黑液的污染。

我国一些科研单位采用微生物降解法来分解垃圾渗滤液和造纸黑液，微生物降解原理是：在微生物(酶)的代谢作用下，有机物经历氧化、还原、水解、合成等反应转化为中间产物最终转变为二氧化碳和水。其优点是：微生物能高速繁殖和遗传变异，不会带来二次污染，然而，微生物降解法也有局限性，例如：每一种微生物(酶)只能降解特定类型的有机物、需要昂贵费用来调查微生物类型和菌种培育、当被降解物浓度太低时难以维持降解细菌的群落时将影响降解效果等，即不能够达到彻底降解的目的，这样处理后的水仍然有较深的颜色，不能达到排放要求。

本申请人曾经在中国发明专利专利号ZL200310111087.1上公开了一种玻璃纤维基二氧化钛光触媒丝的制备方法，目的是提供一种用于对有机色素污染物光催化降解的玻璃纤维基二氧化钛光降解触媒丝的制备方法。技术关键是，预先制备一种二氧化钛液态前驱物，即，将正钛酸溶解于络合物草酸中获得草酸氧钛络合物，其水溶液即是所需要的“二氧化钛液态前驱物”，其主要成分为：[TiO(C₂O₄)₂]^2-、[TiO(C₂O₄)]。将这种“二氧化钛液态前驱物”在玻璃纤维丝上形成前驱物薄膜，经过热分解而获得相应的玻璃纤维基二氧化钛光降解触媒丝。研究表明，这种玻璃纤维基二氧化钛光降解触媒丝，对前处理后的垃圾渗滤液和造纸黑液具有光催化降解作用，因此可以用来对经微生物降解处理后的垃圾渗滤液和造纸黑液作进一步处理。但是，上述专利的技术工艺并未对触媒丝上的二氧化钛进行掺杂，只适合于紫外光下进行光催化降解，并且降解效率有待提高。TiO₂能带隙较宽(锐钛矿型Eg＝3.2eV，金红石型Eg＝3.0eV)，光吸收波长主要集中在紫外区(λ<387nm)，因此拓宽TiO₂的光作用范围，特别是使其向可见光范围移动，是一个非常重要的任务。

为拓宽二氧化钛光降解触媒丝的光作用范围和提高降解效率，本发明对触媒丝上的二氧化钛进行了钇半导体掺杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对有机色素污染物光催化降解的玻璃纤维基钇掺杂二氧化钛光降解触媒丝的制备方法。

本发明的玻璃纤维基钇掺杂二氧化钛光降解触媒丝的制备方法是按以下步骤进行：(1)、钇掺杂酒石酸氧钛酸溶液的制备；(2)、将玻璃纤维丝用水洗涤干净；(3)、将洁净的玻璃纤维丝加热到50～80℃，浸入温度为50～80℃的钇掺杂酒石酸氧钛酸溶液中，采用浸润提拉法在玻璃纤维丝表面形成钇掺杂酒石酸氧钛酸前驱物薄膜；(4)、对涂附了钇掺杂酒石酸氧钛酸前驱物的玻璃纤维丝进行热处理，热处理时以室温作为起始温度，以10～20℃/分的升温速度升温至480～520℃，保温30～60分钟后，待自然冷却后获得成品。

在本发明的步骤(1)中，钇掺杂酒石酸氧钛酸溶液的制备，主要过程是在正钛酸H₄TiO₄中加入酒石酸H₂C₄H₄O₆，搅拌下使正钛酸溶解于络合物酒石酸中获得酒石酸氧钛络合物，其主要成分为：[TiO(C₄H₄O₆)₂]^2-、[TiO(C₄H₄O₆)]，然后按Y/Ti(摩尔比)0.1％-1.5％的掺杂比加入Y₂O₅，搅拌下获得钇掺杂酒石酸氧钛酸溶液。