[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

    本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种复合光催化剂，尤其涉及一种负载TiO₂的粉末活性炭的复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

    嗅味问题在饮用水中的普遍存在已经成为一个世界性讨论热点，尤其在高速发展中国家更为突出，严重制约了社会的发展，对民生健康问题构成严重威胁。自07年5月我国无锡爆发的太湖蓝藻事件，水中嗅味问题给市民饮用水带来灾难性危机以来，社会各界对嗅味问题表现出高度关注。

嗅味物质，如2-MIB，geosmin等由一些藻类、菌类次生代谢分泌而生，普遍存在与自然水体和饮用水体中，由于嗅味物质嗅阈浓度低，10ng/L以下就能散发出难闻的腥臭味，从而影响人民的身心健康。同时，水体中的嗅味物质对水产品的质量也产生很大破坏性影响。控制并去除水体嗅味物质已成为缓解饮用水问题和舆论压力的当务之急。

目前水厂对饮用水中异嗅味物质二甲基异莰醇的治理工艺多为传统工艺，包括曝气、混凝、沉淀、砂滤等，研究学者对传统工艺进行了大量小试，（Lalezary S.,Pirbazari M.,McGuire M.J.and Krasner S.W.Air stripping of taste and oder compounds from water.Jour.AWWA,1984,(3):83-87）发现初始浓度是影响曝气去除嗅味效果的主导因素，去除率随浓度升高而升高当浓度，在100ng/L时，二甲基异莰醇去除率只有48%；(汪俊育，林财富，凤山与港西净水厂臭味问题之研究，第十七届自来水论文集，2000,49-65)对混凝、沉淀、砂滤去除凤山净水厂的二甲基异莰醇去除率进行研究，发现去除率只有45%，残余浓度依然高达47ng/L； 研究者对活性炭吸附、化学氧化和高级氧化等处理工艺也进行了深入的探索，（Kim Y.,Lcc Y.,Gcc C.S.and Choi E.Treatment of taste and oder causing substances in drinking water.Wat.Sci.Tech..,1997,35(8):29-36.）进行了臭氧活性炭吸附模型研究，发现传统工艺处理后，再经臭氧氧化，二甲基异莰醇去除率只有28.1%，而直接的活性炭滤床工艺对其去除率只有20.7%。但用TiO₂负载到细粒径的粉末活性炭上并将其用于去除异嗅味物质二甲基异莰醇的光催化降解在之前尚未见相关报道。

光催化技术具有无毒、反应温和、矿化率高，节约成本等优势已成为近年来的研究热点，获得业内人士的广泛推崇，同时越来越显现其广泛的应用前景。

    TiO₂是典型的光催化材料，化学稳定性高、无毒、对有机物的降解可彻底矿化、无二次污染等优点，是近年来公认的极好光催化剂。但也存在纳米TiO2粒径太小，回收不变，甚至带来二次污染，因此赋予粉末活性炭负载，不但解决了回收问题，同时两者协调作用更加增加催化反应效率。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种复合光催化剂及其制备方法和应用，所述的这种复合光催化剂及其制备方法和应用解决了现有技术中对于控制并去除水体嗅味物质的效果不佳的技术问题。

本发明提供了一种复合光催化剂，其特征在于：包括粉末活性炭，所述的粉末活性炭的粒径为28～38μm，在所述的粉末活性炭上负载有TiO₂。

本发明还提供了上述的复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）    一个粉末活性炭的预处理步骤,将粒径为28～38μm的粉末活性炭加入到质量百分比浓度为8%～12%的盐酸水溶液中搅拌20～50min后，静止浸泡48～60h，在90～100℃条件下煮30～70min后，抽滤、所得的滤饼用去离子水洗涤至流出液为中性，然后控制温度为80～120℃真空干燥4～8h，粉碎、过400～500目筛，筛下部分密封待用；

（2）    室温下，将钛酸四丁酯、无水乙醇和冰乙酸，按钛酸四丁酯：无水乙醇：冰乙酸的体积比为1:4:(0.64～0.68)的比例进行混合混匀，然后用浓盐酸调节pH为2～3，磁力搅拌25～40min后超声10～20min，得到溶液A；

（3）    将无水乙醇和去离子水按无水乙醇：去离子水的体积比为2：(0.9～1.0)的比例进行混合，磁力搅拌30～60min得到溶液B；