[发明专利]模块化负载型钒酸铋光催化材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种模块化负载型钒酸铋光催化材料的制备方法，即一种应用于人工湿地强化处理的模块化活性炭纤维-钒酸铋光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将一定量Bi(NO₃)₃·5H₂O常温下加入稀HNO₃溶液或低温加热加入无水乙醇中搅拌混合并超声溶解，获得溶液A；将一定量NaVO₃溶于稀NaOH溶液或加热溶于去离子水中，获得溶液B；将溶液B缓慢滴入溶液A中，磁力搅拌混合均匀，调节混合溶液pH至酸性；其中，Bi(NO₃)₃·5H₂O和NaVO₃的摩尔比为1：1～1：3；

(2)将步骤(1)所获得的混合溶液装入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，在160～180℃条件下进行水热反应4～6h，反应结束后自然冷却至室温，固液分离、洗涤、干燥、研磨，即得BiVO₄固体粉末；

(3)将裁剪成一定尺寸大小的具有一定重量的活性炭纤维ACF置于0.1MHCl溶液中，在50～80℃条件下超声处理10～30min，固液分离、洗涤、干燥，得到预处理后的一定尺寸大小的活性炭纤维；

(4)称取一定量步骤(2)制得的BiVO₄固体粉末超声分散于去离子水中，加热至50～70℃，然后加入一定量上述步骤(3)预处理后的一定尺寸大小的活性炭纤维，机械搅拌，经固液分离后进行洗涤和干燥，即得一定尺寸大小的活性炭纤维-钒酸铋光催化材料；其中，BiVO₄和活性炭纤维的质量比为1：2.5～1：10；

(5)采用框架将上述制得的一定尺寸大小的活性炭纤维-钒酸铋光催化材料固定制成模块，即得到一定尺寸大小的模块化活性炭纤维-钒酸铋光催化材料。

2.如权利要求1所述的模块化负载型钒酸铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，磁力搅拌速度为120～180r/min；混合溶液pH为1～3。

3.如权利要求1所述的模块化负载型钒酸铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，洗涤过程采用无水乙醇和去离子水淋洗至少3次；干燥温度为80～105℃；干燥时间为12～24h。

4.如权利要求1所述的模块化负载型钒酸铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，洗涤过程采用无水乙醇和去离子水淋洗至少3次；干燥温度为80～105℃；干燥时间为12～24h。

5.如权利要求1所述的模块化负载型钒酸铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，洗涤过程采用无水乙醇和去离子水淋洗至少3次；干燥温度为80～105℃；干燥时间为12～24h。

6.一种按如权利要求1-5任一所述的方法制成的模块化负载型钒酸铋光催化材料。

7.一种按如权利要求1-5任一所述的方法制成的模块化负载型钒酸铋光催化材料的应用方法，即一种利用上述制得的模块化活性炭纤维-钒酸铋光催化材料进行人工湿地强化处理的工艺，其特征在于，将上述制得的模块化活性炭纤维-钒酸铋光催化材料，浸没安装在人工湿地的出水区域中，利用活性炭纤维上的孔隙结构和较大的比表面积，将水中的包括抗生素在内的有机污染物吸附于活性炭纤维表面，然后通过负载的钒酸铋在可见光照射条件下实现对有机污染物的光催化降解，达到污染物分解和活性炭纤维吸附性能的恢复，实现活性炭纤维-钒酸铋光催化材料的可循环使用。

8.如权利要求7所述的应用方法，其特征在于，具体安装使用时，将若干块一定尺寸大小的模块化活性炭纤维-钒酸铋光催化材料浸没安装在人工湿地的出水区域中，一块一块排成一排，相邻两块之间有一定间距，一排一排，交错布置。