[发明专利]一种用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器及制备方法

说明书

本发明是一种用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器及制备方法，由NOA 81基微通道型微反应器以及在微通道内壁负载的纳米金组成。所述的微反应器，由NOA 81通过紫外光照固化制得，并通过等离子体处理及湿化学处理负载纳米金以获得催化能力。制备方法为：首先选用NOA 81在模板上制备具有微通道的微反应器；其次用等离子体增强化学气相沉积在微通道内壁上接枝3‑巯丙基三乙氧基硅烷；再次将纳米金颗粒沉积于微通道内；最后使用玻璃片和NOA81固化结合将微通道进行封闭，即可得到本微反应器。

技术领域

本发明涉及一种用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器及制备方法，特别是涉及由NOA 81基微通道型微反应器以及能催化臭氧化降解丙酮酸的纳米金在微通道内壁的负载及制备方法，属于微流控技术领域。

背景技术

近几十年来，空气和水这两项与我们日常生存息息相关的重要资源正被无情地破坏，工业生产、交通运输、生活起居等一系列人类活动都无时无刻不在排放着污染物。这些污染物长期存在于生态系统中，不仅对人类自身健康造成伤害，也会危害自然环境中所有动植物的生存，进而破坏生态循环系统并加剧污染。据调查中国每年约有1/3的工业废水和90%以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹。

丙酮酸作为工、农业生产中所排放的主要有机废物之一，具有排放量大、毒性大、化学耗氧量高、难以通过微生物进行自然降解等缺点。因此，寻找合适方法对丙酮酸进行处理是当前研究的热点。

目前常用的处理方法有物理方法和化学方法。其中物理方法主要是利用活性炭、树脂吸附、甲苯萃取等对丙酮酸进行净化，然而此类方法有可实现性差、萃取剂成本昂贵、污染物依然存在等缺陷；化学方法主要是利用催化反应对丙酮酸进行催化降解，最终达到完全去处有害物质的目的。

臭氧化是一种新兴的水污染物处理的化学方法，具有安全、高效、无二次污染等特点。然而，臭氧在没有催化剂参与的情况下效率很低，极大限制了其应用前景。因此，设计一套新型的催化系统用以推进臭氧化程度具有很强的现实意义。

微反应器是一种特征尺度在1mm以下的小型化设备，基于微缩化后提供的高比表面积特征，微流体系统可加强对化学反应过程的控制及热传输，并能提供稳定的化学动力学条件。微通道中连续形成的流体能为非均相催化反应提供持续的充分混合，进而创造出传统固定式反应难以提供的特殊反应条件，最终使在传统化学工程系统中难以实现或者操控的催化反应得以进行。此外，微通道中进行的催化化学反应也具有其它优势，例如更高的单位能量输入、更高的反应效率，这使得微流体系统应用于催化反应可获得更高的降解率。

本发明的目的不仅是设计和制备一套用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器，还希望发展出一种新的纳米金催化剂负载技术。我们首先使用等离子体增强化学沉积的方法在微通道表面进行含巯基有机硅烷的接枝沉积；随后将合成的纳米金胶体通过与巯基的共价作用负载于微通道表面；最终制备出用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是制备一套用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器及以等离子体-湿化学混合法为核心的纳米金催化剂负载微通道表面的技术。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、本发明提供的可用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器包括包含NOA 81固化构成的微反应器以及能催化臭氧化降解丙酮酸的纳米金在微通道内壁的负载。

本发明提供的用于丙酮酸臭氧化处理的纳米金微反应器的制备方法，包含如下步骤：

（1）首先选用NOA 81为原材料，通过紫外光照固化成形法制备具有微通道的NOA 81基片状微反应器；