[发明专利]稀土改性纳米二氧化钛光催化剂的絮凝回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化处理废水技术领域，具体涉及一种稀土改性纳米二氧化钛光催化剂的絮凝回收方法。

背景技术

众所周知，利用TiO₂光催化降解技术可以在一定条件下将污水中的诸多有机物降解，所以光催化技术已成为一种最具应用潜力的有机废水处理方法。然而，基于TiO₂量子效率和可见光利用率低，以及粉末型TiO₂回收回用困难等缺点，严重限制了其在实际工业中的应用。因此，解决二氧化钛的实际应用问题，必须着眼于提高其催化活性及提出有效的纳米TiO₂的分离回收工艺，这也是实现二氧化钛工业化应用的根本途径。

目前多数研究工作集中在TiO₂吸收光谱的拓展及提高催化活性上，与此同时，为了追求催化剂与污染物的有效接触，产品多为纳米级的粉体，从而导致催化剂的回收处理效率较低。为克服催化剂回收率低和重复使用率低的缺陷，近年来人们进行了对光催化剂负载处理或将光催化剂包覆在磁性材料上的研究，该类方法虽然能够改善催化剂的回收再利用问题，但是不可避免的降低了光催化剂的比表面积，从而使光催化活性有所降低。中国专利CN 102786177A公开了一种磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置：主要是以磁性氧化铁材料作为纳米级二氧化钛光催化剂的载体，处理之后通过外加磁场将磁载光催化剂除去的方法；然而，该法存在催化剂制备繁琐，所需设备组成复杂、操作麻烦等缺陷；此外，该法显著增加了工业生产成本，在实际应用中较难实现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种稀土改性纳米TiO₂光催化剂的絮凝回收方法。本发明提供一种从光催化体系中快速高效分离和回收稀土改性纳米TiO₂光催化剂的方法：采用高Al₁₃含量的聚合氯化铝(PAC)作为絮凝剂，利用絮凝法对稀土改性二氧化钛光催化剂进行了回收回用处理，光催化剂回收率高且二次光催化活性良好。本发明提供的方法具有光催化剂回收率高、絮凝剂用量少、流程简洁高效以及对环境无污染等优势，实现了二氧化钛光催化剂的经济快速、高效分离，进而对于光催化处理废水领域中的纳米二氧化钛光催化剂有着良好的应用前景。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种稀土改性纳米TiO₂光催化剂的回收方法，在稀土改性纳米TiO₂光催化剂的回收过程中，选用高Al₁₃含量的聚合氯化铝作为絮凝剂；其中，聚合氯化铝絮凝剂中Al₁₃的含量具体为94％。

在本发明的进一步实施方式中，稀土改性纳米TiO₂光催化剂的回收方法包括以下步骤：S101：将染料污水与稀土改性二氧化钛光催化剂混合，进行光降解反应；S102：将光催化剂反应之后的产物进行稀释，之后加入聚合氯化铝絮凝剂，最终回收得到稀土改性二氧化钛光催化剂。

在本发明的进一步实施方式中，S101中，每升污水中，染料的含量为20～30mg，稀土改性二氧化钛光催化剂的加入量为2g～3g。

在本发明的进一步实施方式中，染料包括亚甲基蓝和/或罗丹明B。

在本发明的进一步实施方式中，S102中，将光催化剂反应之后的产物稀释至稀土改性二氧化钛光催化剂的颗粒浓度为100～200mg/L。

在本发明的进一步实施方式中，S102中，聚合氯化铝絮凝剂的加入量以Al计，浓度为10^-3.5mol/L～10^-4mol/L。

在本发明的进一步实施方式中，S102中，加入聚合氯化铝絮凝剂后，在200r/min的条件下搅拌1min～3min后在50r/min的条件下搅拌15min～30min；之后静置1～6h，抽滤，取固相。

在本发明的进一步实施方式中，稀土改性纳米TiO₂光催化剂具体包括La掺杂TiO₂光催化剂、Ce掺杂TiO₂光催化剂、Ce/N共掺杂TiO₂光催化剂和La/F共掺杂TiO₂光催化剂中的一种或多种。

第二方面，采用本发明提供的方法回收得到的稀土改性纳米TiO₂光催化剂。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：