專利名稱：用于處理染料廢水的TiO的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種分子篩復合材料的制備方法，更具體地說是涉及一種用于染料廢水處理的TiO2/13X分子篩復合材料的制備方法。
背景技術：
全世界染料年產量約70萬噸，其中約10-15％以廢水的形式排放到環(huán)境中。染料廢水的特點具有色度高、毒性大、CODCr(化學耗氧量)高、可生化性低(BOD5/COD＜0.1)，多數(shù)染料抗光解、抗氧化、抗生物降解，屬持久性有機污染物。這些染料廢水常造成嚴重的水資源污染，成為環(huán)境修復的難點。目前國內外常用的染料廢水的處理一般為非破壞性的技術，如物理吸附法、混凝法、氣浮法等，只是將有機毒害物從液相轉移到固相，而二次污染和吸附劑、混凝劑等再生問題一直得不到合理解決?；瘜W、生化等處理技術雖是破壞性的，但除凈度低，廢水中的有機毒害物含量仍遠遠高于國家廢水排放標準。近年來憑借納米材料技術發(fā)展起來的光催化技術，為染料廢水等持久性有機污染物的徹底凈化提供了新的機會，在應用研究方面，光催化研究的核心是尋找性能優(yōu)良的光催化劑，所以高效光催化劑篩選及制備是光催化研究的核心課題。其中研究最多和最有應用前景的是TiO2納米光催化劑，它的特點是無毒，對人體和環(huán)境無害，高效、多功能，具有同時分解有機物，降解有毒氣體以及殺菌等性能及可利用一次能源太陽能，是最具前途的綠色環(huán)保催化劑。但因納米TiO2顆粒細小，在水處理中懸浮粒子對光線的吸收阻擋影響了光的輻射深度。而且有機物及降解產生的某些有害中間產物的濃度均較低，與懸浮TiO2顆粒接觸頻率不高，影響催化降解效果。因此，納米TiO2的固定化是解決其光催化技術能否實用的一個重要因素。目前TiO2的固定采用兩種方式一種是將極為分散的超細顆粒固定于多孔載體如硅膠、活性炭、空心陶瓷微球等，采用固定床或流化床反應器。該方法由于載體與TiO2粒子之間主要是靠物理作用力結合，固定化強度低，易脫落；另一種是采用化學氣相沉積、化學濺射高溫分解、電沉積和溶膠-凝膠等技術制備納米TiO2薄膜。由于TiO2粒子本身對有機物的吸附能力較弱，影響了TiO2納米薄膜對有機物的吸附性能。近年來，為了提高納米TiO2的光催化活性，興起了對納米TiO2摻雜的研究，如摻Fe3+、Cr3+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+等離子。其原因是TiO2的帶隙較寬(約3.2ev)，吸收閾值小于400nm，對太陽光的利用率不高，通過摻雜來解決材料表面的光生電子和光生空穴易復合等問題。
13X分子篩是一種微孔材料，分子式為Na2O.Al2O3.(2-3)SiO2.6H2O，比表面積大，具有優(yōu)良的吸附性，在吸附質濃度很低時，仍有較高的吸附能力，既能選擇吸附，又能脫水干燥。特別是它具有特殊的骨架結構，構造開放性較大，微孔豐富，孔徑均勻，有效孔徑約為0.9nm，在這些大小均一的空洞和孔道中占據(jù)有陽離子鈉和水分子，可進行離子交換而不影響其骨架結構，具有分子篩的功能。將分子篩與納米TiO2復合。首先，分子篩本身具有良好的催化性能，是有效的催化劑和催化劑載體，可實現(xiàn)TiO2的固載；其次，分子篩具有孔徑分布均勻的微孔，這些微孔很穩(wěn)定，不象介孔或大孔材料易坍塌，這種結構增加了催化劑與有機污染物的接觸，從而提高了降解效率；最后，分子篩孔穴中陽離子的存在給出一個強的局部電場，該電場可有效地降低納米粒子表面的光生電子和光生空穴的復合率，使光生空穴生成更多羥基自由基參與氧化反應，從而提高光催化反應的效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種TiO2/13X分子篩復合材料的制備方法，該方法制備的分子篩復合材料具有吸附性和光催化活性、能有效處理染料廢水，是一種新型環(huán)保材料。
本發(fā)明采用的技術方案一種用于處理染料廢水的TiO2/13X分子篩復合材料的制備方法，包括下列步驟
a.量取6ml～10ml的四氯化鈦溶液于盛有35～45ml無水乙醇的燒杯中配制成四氯化鈦/無水乙醇溶液，劇烈恒速攪拌；b.稱取10g粒徑80目～100目的13X分子篩，加入到步驟a制備的溶液中，恒速劇烈攪拌2h～3h；c.向反應液中逐滴加入稀HNO3溶液5ml～10ml，攪拌2～3min，緩慢加入去離子水2ml～5ml，然后停止攪拌；d.在常溫下對反應液密閉陳化40h～48h，用真空泵進行抽濾，濾出物用無水乙醇及去離子水沖洗多次；e.過濾好的樣品放入恒溫鼓風干燥箱中，控制溫度為110℃左右，干燥2h～3h；f.最后將干燥好的樣品放入馬弗爐中在200℃下焙燒4h，得到所述的TiO2/13X分子篩復合材料。
發(fā)明的有益效果，13X分子篩是一種微孔材料，分子式為Na2O.Al2O3.(2-3)SiO2.6H2O，比表面積大，具有優(yōu)良的吸附性，在吸附質濃度很低時，仍有較高的吸附能力，既能選擇吸附，又能脫水干燥。特別是它具有特殊的骨架結構，構造開放性較大，微孔豐富，孔徑均勻，有效孔徑約為0.9nm，在這些大小均一的空洞和孔道中占據(jù)有陽離子鈉和水分子，可進行離子交換而不影響其骨架結構，具有分子篩的功能。將分子篩與納米TiO2復合。首先，分子篩本身具有良好的催化性能，是有效的催化劑和催化劑載體，可實現(xiàn)TiO2的固載；其次，分子篩具有孔徑分布均勻的微孔，這些微孔很穩(wěn)定，不象介孔或大孔材料易坍塌，這種結構增加了催化劑與有機污染物的接觸，從而提高了降解效率；最后，分子篩孔穴中陽離子的存在給出一個強的局部電場，該電場可有效地降低納米粒子表面的光生電子和光生空穴的復合率，使光生空穴生成更多羥基自由基參與氧化反應，從而提高光催化反應的效率。實驗證明當復合材料與廢水的比例為0.6g/L，利用中壓汞燈(λ＝365.0-366.3nm，300W)作為光源，光照時間120min時，去除率可達98％，而且材料可反復使用。所以，本發(fā)明制備的TiO2/13X分子篩復合材料既具有光催化劑，又具有吸附性和離子交換性，是一種新型的環(huán)保材料，能夠有效地處理染料廢水。本發(fā)明制備方法操作簡單，制備中的最高溫度只需要200℃，能源消耗少，成本低。


圖1是本發(fā)明制備方法工藝流程圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細描述，如圖1所示一種用于處理染料廢水的TiO2/13X分子篩復合材料的制備方法，包括下列步驟a.量取6ml～10ml的四氯化鈦溶液于盛有35～45ml無水乙醇的燒杯中配制成四氯化鈦/無水乙醇溶液，劇烈恒速攪拌；b.稱取10g粒徑80目～100目的13X分子篩，加入到步驟a制備的溶液中，恒速劇烈攪拌2h～3h；c.向反應液中逐滴加入稀HNO3溶液5ml～10ml，攪拌2～3min，緩慢加入去離子水2ml～5ml，然后停止攪拌；d.在常溫下對反應液密閉陳化40h～48h，用真空泵進行抽濾，濾出物用無水乙醇及去離子水沖洗多次；e.過濾好的樣品放入恒溫鼓風干燥箱中，控制溫度為110℃左右，干燥2h～3h；f.最后將干燥好的樣品放入馬弗爐中在200℃下焙燒4h，得到所述的TiO2/13X分子篩復合材料。
本發(fā)明方法以廉價天然巖石所合成的13X分子篩為基質，四氯化鈦為鈦源，通過液-固反應，將Ti以TiO2銳鈦礦晶形引入到分子篩的骨架中，還有部分吸附在分子篩的表面及空洞中，使復合材料既具有13X分子篩的吸附性、離子交換性，又具有TiO2的光催化活性。
實施例一
1.量取8ml的四氯化鈦溶液于盛有40ml無水乙醇的燒杯中，制成四氯化鈦/無水乙醇溶液，劇烈恒速攪拌。
2.稱取10g粒徑100目的13X分子篩，加入盛有四氯化鈦溶液的燒杯中，恒速劇烈攪拌3h。
3.然后向燒杯中逐滴加入稀HNO3溶液10ml，攪拌2-3min，緩慢加入去離子水3ml左右，停止攪拌。
4.常溫下密閉陳化48h后，真空泵進行抽濾，濾出物用無水乙醇及去離子水沖洗若干次。
5.將過濾好的的樣品放入恒溫鼓風干燥箱中，將溫度調至110℃，干燥3h。
6.將干燥好的樣品放入馬弗爐中，于200℃下焙燒4h。
7.得TiO2/13X分子篩復合材料。
實施例二1.量取6ml的四氯化鈦溶液于盛有35ml無水乙醇的燒杯中，制成四氯化鈦/無水乙醇溶液，劇烈恒速攪拌。
2.稱取10g粒徑100目左右的13X分子篩，加入盛有四氯化鈦溶液的燒杯中，恒速劇烈攪拌2h。
3.然后向燒杯中逐滴加入稀HNO3溶液5ml，攪拌2-3min，緩慢加入去離子水2ml左右，停止攪拌。
4.常溫下密閉陳化40h后，真空泵進行抽濾，濾出物用無水乙醇及去離子水沖洗若干次。
5.將過濾好的的樣品放入恒溫鼓風干燥箱中，將溫度調至110℃，干燥2h。
6.將干燥好的樣品放入馬弗爐中，于200℃下焙燒4h。
7.得TiO2/13X分子篩復合材料。
實施例三
1.量取10ml的四氯化鈦溶液于盛有45ml無水乙醇的燒杯中，制成四氯化鈦/無水乙醇溶液，劇烈恒速攪拌。
2.稱取10g粒徑80目的13X分子篩，加入盛有四氯化鈦溶液的燒杯中，恒速劇烈攪拌3h。
3.然后向燒杯中逐滴加入稀HNO3溶液10ml，攪拌2-3min，緩慢加入去離子水5ml左右，停止攪拌。
4.常溫下密閉陳化48h后，真空泵進行抽濾，濾出物用無水乙醇及去離子水沖洗若干次。
5.將過濾好的的樣品放入恒溫鼓風干燥箱中，將溫度調至110℃，干燥3h。
6.將干燥好的樣品放入馬弗爐中，于200℃下焙燒4h。
7.得TiO2/13X分子篩復合材料。
以上所述內容僅為本發(fā)明構思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于處理染料廢水的TiO2/13X分子篩復合材料的制備方法，包括下列步驟a.量取6ml～10ml的四氯化鈦溶液于盛有35～45ml無水乙醇的燒杯中配制成四氯化鈦/無水乙醇溶液，劇烈恒速攪拌；b.稱取10g粒徑80目～100目的13X分子篩，加入到步驟a制備的溶液中，恒速劇烈攪拌2h～3h；c.向反應液中逐滴加入稀HNO3溶液5ml～10ml，攪拌2～3min，緩慢加入去離子水2ml～5ml，然后停止攪拌；d.在常溫下對反應液密閉陳化40h～48h，用真空泵進行抽濾，濾出物用無水乙醇及去離子水沖洗多次；e.過濾好的樣品放入恒溫鼓風干燥箱中，控制溫度為110℃左右，干燥2h～3h；f.最后將干燥好的樣品放入馬弗爐中在200℃下焙燒4h，得到所述的TiO2/13X分子篩復合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于處理染料廢水的TiO
文檔編號C02F1/30GK101053840SQ200710039178
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權日2007年4月6日
發(fā)明者陶紅, 周仕林, 王璐, 顧志英, 王瑞濮, 劉瑞芳 申請人:上海理工大學