[发明专利]一种粉煤灰负载氧化钛光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种新材料及该材料的制备方法，具体地说涉及一种用于处理水中有机污染物的光催化材料的制备方法。

背景技术

我国水资源短缺，是世界人均水资源最贫乏的国家之一，而且我国水资源缺乏呈现水质型缺水特征，对废水进行处理回用正日益成为解决水资源短缺的途径之一。一些工业废水中(如染料工业废水、石化工业废水等)往往含有较多的有机污染物，它们具有高的毒性，很难用常规的水处理方法将其完全降解，严重威胁人类的健康和生命。

光催化氧化技术在降解难生物降解的有机污染物方面表现出很好的优势。该技术是利用光催化材料在光的激发下产生电子和空穴的原理，逐步将有机污染物完全降解为无毒无味的二氧化碳、水等无机小分子，从而达到净化废水的目的。

纳米氧化钛是使用最多的一种光催化材料，具有价廉、无毒、稳定性高、能够再生循环利用等优点。目前纳米氧化钛作为光催化材料在空气净化方面已经获得了工业应用，国内外都出现了很多产品，例如纳米空气净化器、中央空调净化模块、光触媒涂料等。然而在水处理方面的应用仍然处在试验阶段，其技术难点之一是纳米氧化钛的回收问题。氧化钛一般以纳米级粉末或颗粒状为主，颗粒细小，在实际水处理应用中，不但难以回收重新利用，而且还易造成二次污染。为克服这个缺点，人们开始寻求氧化钛的负载技术，通过将氧化钛负载在某种载体上，从而实现水处理后固液有效分离的目的。

被采用作为氧化钛载体的材料有多种，如玻璃、陶瓷、不锈钢板、活性炭、活性炭纤维等。氧化钛负载到玻璃等材料上后，由于传质过程受到影响，使其光催化降解效率降低；负载到活性炭等多孔材料上，由于多孔材料的吸附作用，有利于光催化降解效率的提高，但这些材料的价格往往较高，不利于水处理成本的降低。粉煤灰是燃煤电厂粉煤燃烧排放的废弃物。我国目前每年排放的粉煤灰超过1亿吨，到2010年我国的粉煤灰量将达到20亿吨。目前我国粉煤灰的重复利用率仅为41.7％，主要限于建材制品、建筑工程、道路工程等方面，其余大部分被堆积废弃，不仅占用了大量耕地，而且由于粉煤灰质轻粒细，极易随风飞扬，随水漂浮，造成水土流失和环境污染，因此粉煤灰的综合利用是当今环境科学的重要研究课题。粉煤灰还是一种多孔型材料，可以产生吸附作用，而且其粒径一般在1～500μm之间，与纳米氧化钛相比，在水中易于沉积。因此本发明采用粉煤灰作为氧化钛的载体，不仅可以解决光催化材料的回收问题，而且可以达到以废治废的效果。

目前关于粉煤灰的发明专利主要集中在采用粉煤灰制混凝土或砖等。如中国专利申请200410051125.3“一种大掺量粉煤灰的混凝土”；如中国专利ZL200410053032.4“聚苯乙烯-粉煤灰混凝土墙体材料及其制备方法”；如美国专利申请20070289503“Process turning fly ashinto useful building blocks and the like”(粉煤灰制成建筑用砖块的方法)等；也有利用粉煤灰的絮凝和吸附作用将粉煤灰用作污水处理材料的，如中国专利ZL200410015358.8“多功能粉煤灰污水处理材料的制备方法”等。但国内外至今还未发现粉煤灰负载氧化钛方面的专利技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、易分离回收、降解效率高的光催化材料的制备方法。

该方法采用一种新的技术方案：先将粉煤灰在300～800℃的条件下煅烧1～6小时；再将煅烧后的粉煤灰与钛醇盐按一定比例混合搅拌，比例控制在0.1～1.5g粉煤灰每毫升钛醇盐；搅拌0.5～6小时后，再向其中缓慢滴加适量的超纯水进行水解，滴加的超纯水与钛醇盐的摩尔比在1:1～20:1之间，边滴加边搅拌，最终得到一种糊状物；然后将其在25～80℃的条件下恒温烘干；最后再于400～800℃的温度范围内煅烧1～6小时，制得最终产品。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)成本低。采用废弃物粉煤灰作为载体，有效降低了光催化材料的成本。

(2)制备简单。通过钛醇盐的水解实现负载，不需添加其它助剂，制备过程简单易行。

(3)可多次重复使用。制得的产品在水处理后，容易沉降，可实现光催化材料的回收再利用。

具体实施方式

实施例1：

在装有20mL的钛酸四正丁酯的烧杯中，加入25g经700℃煅烧4小时的粉煤灰，充分搅拌2小时后，再向其中缓慢滴加5mL超纯水，边滴加边搅拌，将得到的糊状物60℃恒温烘干，然后再于500℃的条件下煅烧4小时，制得粉煤灰负载氧化钛的光催化材料。