[发明专利]一种用于给水处理工艺中紫外-双氧水高级氧化的光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于给水处理工艺中紫外‐双氧水高级氧化的光催化剂及其制备方法，该光催化剂，由二氧化钛、二氧化硅和氧化层状石墨组成；各成分质量百分含量为：二氧化钛5％～65％，二氧化硅30％～90％，氧化层状石墨2‐5％。本发明还提供该催化剂的制备方法。本发明的催化剂具有TiO₂分布均匀，固载化的TiO₂不易水化分散，催化剂颗粒遇水不易崩裂的优点，使UV‐H₂O₂/光催化剂高级氧化体系具有实际应用价值。相比传统UV‐H₂O₂高级氧化体系，本高级氧化体系氧化效率大幅提高。本发明克服了二氧化钛在水溶液中易于分散、不易沉降，难以回收的缺点。克服了二氧化硅硅胶颗粒遇水膨胀崩裂的缺点。

技术领域

本发明涉及一种用于给水处理过程中紫外‐H₂O₂高级氧化的光催化剂及其制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

目前我国水资源短缺和污水处理面临严峻的挑战。各地区江河系大多遭受污染，水质污染使很多城市水体水质劣于IV类,如何提高水质和水处理效率，是当前我国水处理行业急需解决的问题。针对这种状况，目前主要采用高级氧化技术或结合生物技术对水体进行深度处理以期达到相应标准。用于给水工艺的高级氧化技术主要包括含氯体系(主要为氯气或二氧化氯等强氧化剂)、臭氧体系和紫外‐双氧水体系以及芬顿法等。然而，含氯高级氧化体系可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐、氯甲烷等高致癌物质；臭氧体系是比较安全的方法，但所需设备昂贵，同时难免臭氧在使用过程中的逸散，造成周边空气的污染；紫外‐双氧水体系安全可靠，但氧化效率低，后续工艺处理负担大；芬顿法的实际操作需要高浓度的过氧化氢和铁，并且需要频繁的调节体系的pH，增加了操作难度。这些缺点促使人们发展一种高效、绿色、操作简单的高级氧化技术。对比上述高级氧化技术，紫外‐双氧水体系绿色安全，操作简单，提高其氧化效率成为目前的研究热点。

目前，提高紫外‐双氧水体系的氧化效率的途径可配合固相催化剂完成，然而多数高效固相催化剂研究成果在水体中容易水化分散而成为其实际应用的障碍，例如：纳米TiO₂颗粒在该体系中即是一种高效的催化剂，但其在水中易于水化分散、不易沉降，而难以回收，导致活性成分损失大，不利于循环利用。

中国专利文件CN106000427A公开了一种新型的硫酸铷(Rb₂SO₄)改性的钛基TiO₂薄膜的制备方法及其在光催化降解有机污染物方面的应用。制备方法包括以下步骤：1)钛片抛光； 2)水热制备；3)自然冷却、晾干4)煅烧最终得到硫酸铷改性的钛基TiO₂薄膜光催化剂。但是，此种光催化剂制备工艺复杂，在应用过程中采用薄膜的形式，存在磨损脱落的缺点，并且其在使用过程中易于被颗粒物附着，需要冲洗净化等操作，增加了操作难度。

发明内容

针对上述所存在的问题，本发明提供了一种用于给水处理过程中紫外‐H₂O₂高级氧化的光催化剂制备方法。本发明将传统UV‐H₂O₂高级氧化体系中加入光催化剂，形成UV‐H₂O₂/光催化剂高级氧化体系，该高级氧化体系效率相比传统UV‐H₂O₂氧化效率大幅提高，同时所制备的光催化剂不易水化分散，是该高级氧化体系形成的基础。

本发明以硅溶胶为前驱物，以氧化层状石墨为颗粒稳定剂，将易于水化分散，不易沉降的粉末状TiO₂颗粒固载化，提高TiO₂在水中的抗水化能力和催化剂颗粒的抗水化崩裂能力，利用TiO₂在紫外光下的光催化作用提高双氧水的有效解离，从而增强水中有机物的氧化效率。

本发明采取的技术方案如下：