[发明专利]沸石-多孔碳-光触媒三元复合材料、其制备方法及废水处理装置

说明书

本发明提供了一种沸石‑多孔碳‑光触媒三元复合材料及其制备方法。该三元复合材料包括：载体，包括复合的沸石和多孔碳；光触媒，负载在载体的内表面和外表面上。本申请的沸石‑多孔碳‑光触媒三元复合材料的载体中同时包含沸石和多孔碳，复合后沸石作为载体提高了三元复合材料的废水处理效果。上述三元复合材料的载体为多孔载体从而为光触媒催化剂供吸附环境，沸石或多孔炭起到吸附、过滤的作用，将重金属吸附或者离子交换，进而将有机物拦截固定，同时微生物也被吸附在沸石或者多孔碳的表面，进而对截留的有机物进行降解分解；光触媒纳米颗粒造成一个强氧化环境，将水中的有机物全都分解掉。

技术领域

本发明涉及光触媒复合材料的制备领域，具体而言，涉及一种沸石-多孔碳-光触媒三元复合材料、其制备方法及废水处理装置。

背景技术

光触媒是一种性能优良的半导体材料，由于其具有生物和化学惰性、耐光和化学腐蚀等优点，是一种极具前途的半导体材料。近年来，光触媒被广泛应用于水及大气污染物处理、微生物降解、癌细胞失活、光解水产生氢气等领域。其中光触媒光催化剂降解水中的甲基橙、苯等污染物是近年来出现的一种新型污染治理技术，光触媒在作为光催化剂时其具有催化活性高、选择性好、反应条件温和、不腐蚀设备且二次污染小等优点。

但是，光触媒光催化剂一般比表面积大、表面能高，易发生团聚成为污染物，导致其催化效率下降且不易分离回收。为了解决上述问题，目前一般将光触媒负载在多孔载体上，以提高其分散性并且易于从水体和污染物中分离回收。其中多孔活性炭因具有化学稳定性以及多孔结构而作为光触媒的载体被广泛使用，在之前的技术中提供了一种以生物质衍生碳质中间相为原料材料制备多孔碳-光触媒复合材料，但是多孔碳-光触媒复合材料在用于废水处理时，其催化效果尤其是氨氮催化效果不够理想。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种沸石-多孔碳-光触媒三元复合材料、其制备方法及废水处理装置，以解决现有技术中光触媒复合材料水处理效果不理想的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种沸石-多孔碳-光触媒三元复合材料，该三元复合材料包括：载体，包括复合的沸石和多孔碳；光触媒，负载在载体的内表面和外表面上。

进一步地，上述载体的比表面积为300～800m²/g。

进一步地，上述沸石采用平均粒径为200～3000目的沸石粉为原料，多孔碳采用平均粒径为200～3000目的生物质衍生碳质中间相粉体为原料。

进一步地，上述沸石粉、生物质衍生碳质中间相和光触媒的质量配比为10～40：40～80：0.1～10。

根据本发明的另一方面，提供了一种沸石-多孔碳-光触媒三元复合材料的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将沸石粉、光触媒溶胶和生物质衍生碳质中间相粉体混合形成凝胶体系；步骤S2，将凝胶体系进行造粒或模压成型处理，得到复合成型材料；步骤S3，将复合成型材料进行碳化处理，得到沸石-多孔碳-光触媒三元复合材料。

进一步地，上述沸石粉、生物质衍生碳质中间相粉体的平均粒径在200～3000目之间。

进一步地，上述步骤S2的模压成型处理包括：将凝胶体系进行模压成型，制备得到蜂窝状、块状或片状的成型材料，优选模压成型的温度在室温～80℃之间；将块状的成型材料进行破碎，得到仿生石状的复合成型材料。

进一步地，上述步骤S3包括：将复合成型材料在真空或惰性气体气氛中、450～800℃下烧结2～6h，得到三元复合材料，优选烧结的温度为480～595℃。

进一步地，上述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种混合气体。

进一步地，上述沸石粉、生物质衍生碳质中间相粉体和光触媒的质量配比为10～40：40～70：0.1～10。