[发明专利]一种改性膨润土型固相光催化剂制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于改性膨润土的技术领域，特别涉及一种改性膨润土型固相光催化剂及其制备方法。

背景技术

膨润土是一种以蒙脱土为主要成分的粘土矿物，在我国储量丰富，价格低廉。膨润土是由两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝(镁)氧(羟基)八面体片构成的2∶1型层状结构的硅酸盐粘土矿物，具有较大的比表面积和一定的阳离子交换能力。近年来，Fe³⁺-膨润土作为光催化剂降解有机污染物得到了广泛的研究。

腐殖酸是一种天然高分子有机物，难以被生物降解，但其作为一种含有发色团的大分子化合物，能够在紫外辐射或自然光照下发生较快速的光化学反应，一方面它可以将光能转化成化学能，引起自身的降解;另一方面它作为光敏剂吸收光子，将能量转移给周围的物质，或者是光激发的腐殖酸产生活性中间体与其他物质发生反应，引起其他物质发生化学变化。

用腐殖酸对Fe³⁺-膨润土进行插层改性，一方面，腐殖酸含有丰富的羧基，酚羟基等活性官能团，可以提高有机污染物的吸附，另一方面腐殖酸作为光敏化剂，可以提高催化剂的可见光响应，促进化学反应的进行。因此，腐殖酸改性膨润土作为固相光催化剂可以获得更高的光催化效果。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种改性膨润土型固相光催化剂制备方法及其用途，该方法采用腐殖酸对已经过Fe³⁺饱和的改性膨润土进行负载而制成，本发明结合了膨润土的优良性质及腐殖酸的光敏化特性，制备了一种改性膨润土型固相光催化剂。由于腐殖酸进入膨润土的层间，增大了原土层间距，而且由于腐殖酸的羧基，酚羟基等官能团使得对有机污染物多环芳烃的吸附容量增大，更易于降解反应的进行。实验证明，使用本发明所述方法获得的改性膨润土型固相光催化剂，对多环芳烃的降解加快，在8小时内实现对多环芳烃的完全降解。

本发明所述的一种改性膨润土型固相光催化剂制备方法及其用途，该方法采用腐殖酸对已经过Fe³⁺饱和的改性膨润土进行负载而制成，具体操作按下列步骤进行:

a、Fe³⁺-饱和膨润土的制备：将膨润土加入到0.1mol/L的FeCl₃溶液中，放入摇床中温度25℃恒温，振荡8h，3000rpm离心10min，弃去上清液，再次加入200mL 0.1mol/L的FeCl₃溶液，振荡8h，3000rpm离心10min，重复4次，再用蒸馏水进行清洗，直至上清液中用硝酸银检测不含氯离子；

b、腐殖酸改性膨润土的制备：将步骤a中制备的Fe³⁺-饱和膨润土浆液中加入胡敏酸或富里酸，搅拌均匀，摇床温度25℃恒温，振荡8-12小时，3000rpm下离心5分钟，弃去上清液，用去离子水清洗直至离心后上清液为淡棕色，再放入烘箱温度50℃烘干，研磨，过80目筛，即得改性膨润土型固相光催化剂。

步骤b中胡敏酸或富里酸的加入量为胡敏酸/膨润土=0.10 mg/g-0.65mg/g，富里酸/膨润土=0.12 mg/g -0.70mg/g。

所述方法获得的改性膨润土型固相光催化剂在制备可见光下降解污染物多环芳烃的用途。

本发明所述的一种改性膨润土型固相光催化剂制备方法及其用途，通过该方法获得改性膨润土型固相光催化剂在可见光下对多环芳烃降解性能的分析:将50mg蒽溶解于50mL丙酮中配得1mg/mL的蒽溶液，将1g得到的改性膨润土中加入1mL 1mg/mL 的蒽溶液，置于通风橱中，自然风干。利用Balmer等人提出的方法，在两块玻璃板中心放一内径为4cm的PTFE垫圈，将污染粘土放于垫圈内摇匀，玻璃板四周用夹子夹住，玻璃板离灯的距离为5cm，放于氙灯下光照降解蒽。

本发明结合了膨润土的优良性质及腐殖酸的光敏化特性，制备了一种改性膨润土型固相光催化剂。由于腐殖酸进入膨润土的层间，增大了原土层间距，而且由于腐殖酸的羧基，酚羟基等官能团使得对有机污染物多环芳烃的吸附容量增大，更易于降解反应的进行。实验证明，使用本发明的改性膨润土型固相光催化剂，对多环芳烃的降解加快，在8小时内实现对多环芳烃的完全降解。

附图说明

图1为本发明SEM 图，其中a未改性膨润土，b胡敏酸（HA）改性膨润土，c富里酸（FA）改性膨润土；

图2为本发明胡敏酸（HA）改性膨润土对多环芳烃的降解图，其中 ■实施例1，●实施例2,▲实施例3；

图3为本发明富里酸（FA）改性膨润土对多环芳烃的降解，其中●实施例4,■实施例5，▲实施例6。