[发明专利]一种用于污水处理的催化剂微球及制备方法

说明书

本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种用于污水处理的催化剂微球及制备方法。该方法通过制备含聚四氟乙烯乳液、玻璃微粉、云母粉的分散液，并加入光催化剂、发泡剂，经喷雾干燥，在聚四氟乙烯的作用下，使光催化剂与玻璃微粉、云母粉粘结形成透亮的微孔球。与传统方法相比，本发明的制备的用于污水处理的催化剂微球，具有良好的光泽和进出水通道，可对光进行吸收和反复反射，提高了太阳光利用率和光催化氧化降解效果，并且易于漂浮于水面，回收利用率高，可广泛用于污水处理领域。

技术领域

本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种用于污水处理的催化剂微球及制备方法。

背景技术

目前，工业废水大量排放、生活垃圾污染水源、湖泊水质富营养化等问题相当严峻，由于污染物排放量超过水环境承载能力，河道水污染，生态破坏严重，生物多样性减少，生态自净化系统功能退化，严重影响环境安全。水生态的治理直接关系到人类的发展与进步，目前广泛应用的污染水体整治工作，难以解决水体生态系统重建与水体功能再现的问题，水体的生态修复已成为经济发展及环境建设的迫切需要。

传统的水污染处理技术主要有生物处理技术和物化处理技术，但随着工业的不断发展，传统的物理、生物方法已无法得到满意的结果。近年来，光催化氧化法的发展受到关注，与光化学氧化相比，光催化氧化法具有更强的氧化能力，对有机物降解效果更好。它是利用能量等于或大于半导体禁带宽度，这样价带上电子被激发跃迁到导带，价带上就会产生相应空穴。该空穴具有很强的得电子能力，可将表面吸附的OH-和H₂O氧化成·OH，被激发的电子与O₂生成·O^2-，·OH和·O^2-将有机物氧化成CO₂、H₂O以及小分子有机物。一般光催化氧化法使用的催化剂有TiO₂、ZnO、WO₃、CdS、ZnS和SnO₂等。光催化氧化是目前极具发展前景的污水处理技术。

目前国内外在污水处理技术，尤其是光催化氧化污水处理方面已取得了一定成效。其中林琳等人发明了一种微球型二氧化钛光催化剂的制备方法（中国发明专利申请号201310639585.7），该方法是将钛酸四丁酯溶解到无水乙醇中，混合均匀后滴定到去离子水中，搅拌使钛酸四丁酯充分水解，然后用无水乙醇清洗，转移至高压釜中后添加适量的尿素搅拌均匀，放入烘箱中进行水热反应；所得反应产物用水和无水乙醇清洗，放入恒温干燥箱中烘干后研磨成粉，即得到微球型二氧化钛光催化剂；该制备方法所得二氧化钛粒径较小，比表面积大，吸附能力强，性质稳定，且该方法还具有工艺和流程简便等优点。另外，朱光等人发明了一种花状ZnO/石墨烯复合微球的制备方法（中国发明专利申请号201511033046.4），将醋酸锌和柠檬酸混合，向混合物中依次加入去离子水和无水乙醇混合均匀，缓慢加入氢氧化钠；把上述溶液转移到反应釜中，将反应釜烘干，自然冷却到室温，再用去离子水和无水乙醇洗涤，得到的样品在真空过夜干燥；将溶液转移到反应釜中，将反应釜在烘干，自然冷却到室温，再用去离子水和无水乙醇洗涤，得到的样品真空过夜干燥；该发明将ZnO和石墨烯复合，能够促进电子和空穴的分离、抑制其复合，可以得到催化效率高、成本低的光催化材料，在紫外光照射下，光催化降解甲基橙；通过，石墨烯的掺杂，复合物有利于光生电子的转移，抑制电子空穴复合，从而提高了光催化性能。

可见，现有技术中的光催化氧化污水处理中，光催化剂在水中的太阳光利用率低，光催化效率低，难以回收，成本较高，难以实现可持续利用等缺点。

发明内容

针对这种情况，我们提出一种用于污水处理的催化剂微球及制备方法，可显著提升光催化剂对太阳光的利用率，对污水中有机物的降解率高，并且易于回收利用，使用寿命长。

一种用于污水处理的催化剂微球的制备方法，其特征在于，通过制备含聚四氟乙烯乳液、玻璃微粉、云母粉的分散液，并加入光催化剂、发泡剂，经喷雾干燥，在聚四氟乙烯、发泡剂的作用下，使光催化剂与玻璃微粉、云母粉粘结形成透亮的微孔球，制备的具体步骤如下：