[发明专利]一种具有光催化和混凝复合性能的污水净化剂及其应用

摘要

本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种具有光催化和混凝复合性能的污水净化剂及其应用。通过钛酸丁酯水解制备二氧化钛粉体，再将其与三氧化二铁复合，最后将纳米Fe₂O₃‑TiO₂复合材料与聚硅酸溶液、氯化铝和氯化铁共同螯合制备得到改性二氧化钛螯合聚硅酸铝铁的污水净化剂。本发明制备得到的污水净化剂具有混凝性能又具有高效光催化氧化性能，能够光催化降解高浓度的有机物、氨氮废水以及重金属类污水，具有很好的现实应用前景。

主权项

1.一种具有光催化和混凝复合性能的污水净化剂的制备方法，其特征在于：所述净化剂是一种纳米TiO₂‑Fe₂O₃螯合聚硅酸硫酸铝铁净化剂；其中基于聚硅酸硫酸铝铁重量计，TiO₂重量分数为7.71%，Fe₂O₃重量分数为2.95%；其制备方法：具体步骤如下：（1）将20wt%硅酸钠溶液用0.1mol/L稀硫酸调节pH到3，然后停止搅拌，在40℃下静置聚合，聚合时间为1~2h，得到活化聚硅酸溶液；（2）在室温下，量取8.5 mL钛酸丁酯与20 mL无水乙醇混合，记为溶液A，量取20 mL无水乙醇、5 mL冰醋酸和2.5 mL去离子水组成的溶液混合，记为溶液B，将溶液A逐滴加入到溶液B中，不断搅拌至滴加完毕，静置0.5 h，形成均匀透明的溶胶；溶胶经静置风干后研磨成粉末，在150 ℃下干燥2 h，得到的干凝胶粉末放入马弗炉中于500℃下热处理3 h，研磨过筛即得纳米TiO₂粉末；（3）将7.27 g九水硝酸铁加入30 mL无水乙醇中，再加入1.5 g步骤（2）制得的纳米TiO₂；在室温下，依次进行磁力搅拌和水浴超声各30 min，再搅拌6 h，然后，将混合液在离心机为6000 rpm ‑6500 rpm条件下，离心7 min，倒去上清液，置于温度为50 ℃烘箱烘干，直至无水乙醇完全挥发；然后将产物在300 ℃下煅烧10 h再用乙醇多次清洗，烘干；最后把样品在300 ℃焙烧10 h，可得到纳米Fe₂O₃‑TiO₂复合材料；（4）配置25wt%的硫酸溶液，在70℃的水浴锅中以350 r/min的搅拌速度下加入氯化铝和氯化铁，控制pH值为1~2，然后将此混合溶液加入到步骤（1）活化聚硅酸溶液中搅拌，同时再加入5 wt %步骤（3）得到的纳米Fe₂O₃‑TiO₂复合材料和1 wt% CaCO₃，在温度为40‑60℃和搅拌速度为200～400r/min的条件下螯合30min后，在55℃温度下静置熟化1h，形成凝胶，然后将凝胶置于100℃干燥箱中烘干至恒重，再进行水洗2次，醇洗2次，再放入80℃干燥箱中烘干，研磨得到粉状改性二氧化钛螯合聚硅酸铝铁的污水净化剂。