[发明专利]一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒和一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒的制备方法，包括外壳和空腔，空腔位于所述外壳的芯部；所述外壳材质包括玻璃粉、石英砂和纳米晶体二氧化钛，石英砂和熔融玻璃粉连接形成骨架，骨架为多孔结构，纳米晶体二氧化钛均匀分散于多孔骨架中，待净化的水通过所述骨架进入到所述空腔中。本方法所制备的透水型光催化颗粒具有圆整度高、比表面积大、比重轻、结构强度高、净污效率高和生产成本低等优点，适用于水体中有机污染物的高效去除。

技术领域

本发明涉及一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒和一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒的制备方法，属于复合材料成形技术领域。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的迅猛发展，水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存，大量工业废水、农业污水和生活污水在未经处理或处理不彻底时便排入河流、湖泊和海洋等，且污水中具有污染种类多、成分复杂、可生化性差等特点，尤其我国作为发展中国家，不及时处理大量排出的污水将时刻威胁着生态环境，阻碍着经济的可持续性发展。目前用于污水处理的新技术、新工艺和新材料层出不穷，如膜萃取法、超声波降解法、光催化氧化法等，其中光催化技术是一种新兴高效节能现代绿色环保技术，利用光辐射将污染物分解为无毒或毒性较低的物质的过程。但是在光催化材料的应用研究中，如何提高光催化的性能和效率一直是人们研究的重点之一。

纳米晶体TiO2是目前广泛研究和使用的光催化材料，其对有机物的降解效率、生物安全性等均得到了大家的认可。但在水体种施用过程中，回收困难的问题严重影响了其推广施用。目前纳米晶体TiO2的负载基体的选择与制备一直是阻碍纳米晶体TiO2光催化方法推广使用的瓶颈。尤其是在动水条件下，要求载体应具有较大的比表面积以提高光催化反应面积，同时对水体污染物的吸附能力也是载体性能的重要指标。目前的研究热点主要集中在系列天然多孔材料上，如硅胶、沸石、陶粒等。但上述基体材料在工程应用中普遍具有成本高、结构强度低、光催化材料负载困难等缺点，不适合在水利环保工程中大规模的使用。

人造净污颗粒目前已在污水处理部门广泛使用，其材料主要是石英砂滤料、无烟煤滤料、聚合氯化铝、活性炭、蜂窝斜管填料、纤维球滤料、石榴石沙等，这些材料均具有一定的吸附性能，但都存在着孔隙率低、纳米光催化材料负载困难等问题。因此研发一种具有较大孔隙率的人造净污颗粒，不但具有较高的透水性能，而且具有光催化特性，从而提高对水体中多种污染物的吸附降解，这将对我国环境治理水平与资源循环利用具有积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒和一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒的制备方法，所制备的透水型光催化颗粒具有圆整度高、比表面积大、比重轻、结构强度高、净污效率高和生产成本低等优点，适用于水体中有机污染物的高效去除。

为达到上述目的，本发明提供一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒，包括外壳和空腔，空腔位于所述外壳的芯部；所述外壳材质包括玻璃粉、石英砂和纳米晶体二氧化钛，石英砂和熔融玻璃粉连接形成骨架，骨架为多孔结构，纳米晶体二氧化钛均匀分散于多孔骨架中，待净化的水通过所述骨架进入到所述空腔中。

优先地，所述外壳直径为8～16mm，所述空腔直径为6～13mm，所述外壳外部为圆球形。

一种具有多孔透水表面的空心光催化净污颗粒的制备方法，包括以下步骤：1)水洗石英砂，然后在稀盐酸中浸泡，取出石英砂并烘干备用；

2)将步骤1)中的石英砂、细粒工业粗盐、玻璃粉和纳米晶体二氧化钛均匀混合，并将混合后的粉料均匀平铺于托盘内；