專(zhuān)利名稱(chēng)：一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)污染廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種納米二氧化鈦膠體光催化處理 有機(jī)污染廢水的方法。
背景技術(shù)：
光催化氧化處理有機(jī)污染廢水的反應(yīng)只需要光、催化劑和空氣，是一種有發(fā)展前 景的廢水處理方法。同時(shí)，由于納米二氧化鈦具有穩(wěn)定、無(wú)毒害、易得與光催化效果良好的 特性，成為有機(jī)污染廢水光催化氧化首選的光催化劑。但是二氧化鈦的合成成本高，在有機(jī) 污染廢水處理過(guò)程中必須進(jìn)行分離，循環(huán)使用。常用的方法有納米材料微濾膜分離技術(shù)和 固定化技術(shù)。微濾膜分離效率低，難以規(guī)模化進(jìn)行；催化劑固定化技術(shù)中催化劑一旦被固定 化，其比表面積大為減少，催化效率降低，同時(shí)存在催化劑脫落與催化劑中毒的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種納米二氧化鈦 膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī) 污染廢水的方法，包括以下操作步驟(1)將納米二氧化鈦水溶膠與有機(jī)污染廢水按照1 10000 5 10000的體積 比混合均勻，調(diào)節(jié)pH值至2 5，產(chǎn)生絮凝物，溶液變混濁，離心分離，得到預(yù)處理過(guò)的有機(jī) 污染廢水；(2)將步驟(1)所得預(yù)處理過(guò)的有機(jī)污染廢水再次與納米二氧化鈦水溶膠按照 1 1500 1 2000的體積比混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為1 5，鼓入空氣并保持?jǐn)嚢?，用?源照射18 48小時(shí)；(3)將步驟(2)所得光催化處理后的廢水離心分離。所述有機(jī)污染廢水為造紙廢水等有機(jī)污染廢水。步驟(1)和(2)所述調(diào)節(jié)pH值是采用酸或者堿進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述酸為硫酸或硝酸； 所述堿為氫氧化鈉。步驟(2)所述光源為紫外燈光源或日光。步驟(1)所述離心分離的轉(zhuǎn)速為3000rpm，離心時(shí)間為IOmin ；步驟(3)所述離心 分離的轉(zhuǎn)速為3000rpm，離心時(shí)間為lOmin。步驟(1)所述納米二氧化鈦水溶膠的制備按以下操作步驟(a)將鈦的化合物和乙酐混合，加入非極性溶劑中，所述鈦的化合物、乙酐和非極 性溶劑的摩爾比為1 1 2，在溫度80 90°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物呈現(xiàn)乳白色后， 繼續(xù)反應(yīng)0. 5 lh，將反應(yīng)生成物經(jīng)分離、洗滌、自然風(fēng)干得到鈦氧配合物的混合物粉體；(b)稱(chēng)取步驟(a)所得混合物粉體于反應(yīng)器中，加水，加酸，再加入摻雜劑；混合 均勻，90°C反應(yīng)10h，得到納米二氧化鈦溶膠；所述混合物粉體、水、摻雜劑和酸的摩爾比為5 100 0.05 1 ；(c)在步驟(b)所得納米二氧化鈦溶膠中加入酸進(jìn)行絮凝，離心分離得到凝膠體； 所述酸的體積占納米二氧化鈦溶膠和酸的總體積的10 15% ；(d)在步驟(C)所得凝膠體中加入2倍凝膠體體積的水，攪拌，離心分離，重復(fù)2 次，在經(jīng)過(guò)水洗處理的凝膠體中加入20倍凝膠體體積的水得到納米二氧化鈦水溶膠。步驟(a)所述鈦的化合物為異丙醇鈦、四丁氧基鈦、乙氧基鈦、四氯化鈦酸鋇或三 氯化鈦；所述非極性溶劑為環(huán)己烷、四氯化碳、苯或石油醚。步驟(b)所述酸為濃硝酸、濃鹽酸、磷酸或硫酸；所述摻雜劑為硝酸鐵。步驟(c)所述酸為硫酸、硝酸、鹽酸或磷酸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益的效果本方法通過(guò)絮凝、離心對(duì)廢 水進(jìn)行預(yù)處理，除去廢水中的不溶性顆粒雜質(zhì)；再通過(guò)光催化方法進(jìn)行處理，廢水中可溶性 有機(jī)污染物質(zhì)的降解效果良好；本發(fā)明制得的二氧化鈦膠體催化劑生產(chǎn)成本低，因此用于 有機(jī)污染廢水處理后可以直接與雜質(zhì)一起離心除去，不用回收；廢水處理過(guò)程操作簡(jiǎn)單，各 影響因素易于控制，廢水光催化處理效果良好。


圖1是凈化有機(jī)污染廢水的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中1為磁力攪拌器，2為環(huán)形鼓泡 器，3為有機(jī)污染廢水，4為紫外燈，5為空氣，6為冷卻水進(jìn)口，7為冷卻水出口。圖2是用凈化有機(jī)污染廢水的實(shí)驗(yàn)裝置降解羅丹明B的效果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1 納米二氧化鈦水溶膠的制備(1)將異丙醇鈦和乙酐混合，加入環(huán)己烷中，所述異丙醇鈦、乙酐和環(huán)己烷的摩爾 比為1 1 2，在溫度80°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物呈現(xiàn)乳白色后，繼續(xù)反應(yīng)lh，將反應(yīng) 生成物經(jīng)分離、洗滌、自然風(fēng)干得到鈦氧配合物的混合物粉體；(2)稱(chēng)取步驟(1)所得混合物粉體于反應(yīng)器中，加水，加濃硝酸，再加入摻雜劑硝 酸鐵；混合均勻，90°C反應(yīng)10h，得到納米二氧化鈦溶膠；所述混合物粉體、水、摻雜劑硝酸 鐵和濃硝酸的摩爾比為5 100 0.05 1 ；(3)在步驟(2)所得納米二氧化鈦溶膠中加入硫酸進(jìn)行絮凝，離心分離得到凝膠 體；所述硫酸的體積占納米二氧化鈦溶膠和硫酸的總體積的15% ；(4)在步驟(3)所得凝膠體中加入2倍凝膠體體積的水，攪拌，離心分離，重復(fù)2 次，在經(jīng)過(guò)水洗處理的凝膠體中加入20倍凝膠體體積的水得到納米二氧化鈦水溶膠。實(shí)施例2 納米二氧化鈦水溶膠的制備(1)將四丁氧基鈦和乙酐混合，加入四氯化碳中，所述四丁氧基鈦、乙酐和四氯化 碳的摩爾比為1 1 2，在溫度90°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物呈現(xiàn)乳白色后，繼續(xù)反應(yīng) 0. 5h，將反應(yīng)生成物經(jīng)分離、洗滌、自然風(fēng)干得到鈦氧配合物的混合物粉體；(2)稱(chēng)取步驟(1)所得混合物粉體于反應(yīng)器中，加水，加濃鹽酸，再加入摻雜劑；混 合均勻，90°C反應(yīng)10h，得到納米二氧化鈦溶膠；所述混合物粉體、水、摻雜劑和濃鹽酸的摩爾比為 5 100 0.05 1 ；(3)在步驟(2)所得納米二氧化鈦溶膠中加入硝酸進(jìn)行絮凝，離心分離得到凝膠 體；所述硝酸的體積占納米二氧化鈦溶膠和硝酸的總體積的10% ；(4)在步驟(3)所得凝膠體中加入2倍凝膠體體積的水，攪拌，離心分離，重復(fù)2 次，在經(jīng)過(guò)水洗處理的凝膠體中加入20倍凝膠體體積的水得到納米二氧化鈦水溶膠。實(shí)施例3 納米二氧化鈦水溶膠的制備(1)將乙氧基鈦和乙酐混合，加入苯中，所述乙氧基鈦、乙酐和苯的摩爾比為 1:1: 2，在溫度85°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物呈現(xiàn)乳白色后，繼續(xù)反應(yīng)0.8h，將反應(yīng)生 成物經(jīng)分離、洗滌、自然風(fēng)干得到鈦氧配合物的混合物粉體；(2)稱(chēng)取步驟(1)所得混合物粉體于反應(yīng)器中，加水，加磷酸，再加入摻雜劑；混合 均勻，90°C反應(yīng)10h，得到納米二氧化鈦溶膠；所述混合物粉體、水、摻雜劑和磷酸的摩爾比 為 5 100 0.05 1 ；(3)在步驟(2)所得納米二氧化鈦溶膠中加入磷酸進(jìn)行絮凝，離心分離得到凝膠 體；所述磷酸的體積占納米二氧化鈦溶膠和磷酸的總體積的12% ；(4)在步驟(3)所得凝膠體中加入2倍凝膠體體積的水，攪拌，離心分離，重復(fù)2 次，在經(jīng)過(guò)水洗處理的凝膠體中加入20倍凝膠體體積的水得到納米二氧化鈦水溶膠。實(shí)施例4 有機(jī)污染廢水處理實(shí)施例(1)將納米二氧化鈦水溶膠與二次纖維造紙車(chē)間的混合廢水按照1 10000 5 10000的體積比混合均勻，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH值至2 5，產(chǎn)生絮凝物，溶液變混濁，3000rpm 離心分離lOmin，得到預(yù)處理過(guò)的有機(jī)污染廢水；(2)將步驟(1)所得預(yù)處理過(guò)的有機(jī)污染廢水再次與納米二氧化鈦水溶膠按照 1 1500 1 2000的體積比混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為1 5，置于圖1所示的光催化實(shí)驗(yàn) 裝置中，鼓入空氣并保持?jǐn)嚢瑁霉庠凑丈?8 48小時(shí)；(3)將步驟(2)所得光催化處理后的廢水3000rpm離心分離IOmin。表1造紙廢水中各有機(jī)污染物質(zhì)經(jīng)本發(fā)明光催化處理后的去除率 表1說(shuō)明二氧化鈦膠體可有效去除造紙廢水中的幾乎全部有機(jī)污染物質(zhì)，其中小 分子有機(jī)物、脂肪二酸及樹(shù)脂酸類(lèi)物質(zhì)的去除率最高。實(shí)施例5 有機(jī)污染廢水處理實(shí)施例(1)將濃度為10mg/L的羅丹明B水溶液與納米二氧化鈦水溶膠按照1 1500 1 2000的體積比混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為1 5，置于圖1所示的光催化實(shí)驗(yàn)裝置中，鼓入 空氣并保持?jǐn)嚢瑁霉庠凑丈?8 48小時(shí)；(3)將步驟(1)所得光催化處理后的廢水3000rpm離心分離lOmin。圖2是二氧化鈦膠體光催化處理羅丹明B水溶液，其中羅丹明B的降解率變化曲 線(xiàn)。圖2說(shuō)明光催化反應(yīng)1 2小時(shí)后，有機(jī)廢水中的有機(jī)物_羅丹明B已基本全部降解。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)將納米二氧化鈦水溶膠與有機(jī)污染廢水按照1∶10000～5∶10000的體積比混合均勻，調(diào)節(jié)pH值至2～5，產(chǎn)生絮凝物，溶液變混濁，離心分離，得到預(yù)處理過(guò)的有機(jī)污染廢水；(2)將步驟(1)所得預(yù)處理過(guò)的有機(jī)污染廢水再次與納米二氧化鈦水溶膠按照1∶1500～1∶2000的體積比混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為1～5，鼓入空氣并保持?jǐn)嚢?，用光源照?8～48小時(shí)；(3)將步驟(2)所得光催化處理后的廢水離心分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其 特征在于所述有機(jī)污染廢水為造紙廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其 特征在于步驟(1)和(2)所述調(diào)節(jié)pH值是采用酸或者堿進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其 特征在于所述酸為硫酸或硝酸；所述堿為氫氧化鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其 特征在于步驟(2)所述光源為紫外燈光源或日光燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其 特征在于步驟(1)所述離心分離的轉(zhuǎn)速為3000rpm，離心時(shí)間為IOmin ；步驟(3)所述離心 分離的轉(zhuǎn)速為3000rpm，離心時(shí)間為lOmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法，其 特征在于步驟(1)所述納米二氧化鈦水溶膠的制備按以下操作步驟(a)將鈦的化合物和乙酐混合，加入非極性溶劑中，所述鈦的化合物、乙酐和非極性溶 劑的摩爾比為1 1 2，在溫度80 90°C條件下進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)物呈現(xiàn)乳白色后，繼續(xù) 反應(yīng)0. 5 lh，將反應(yīng)生成物經(jīng)分離、洗滌、自然風(fēng)干得到鈦氧配合物的混合物粉體；(b)稱(chēng)取步驟(a)所得混合物粉體于反應(yīng)器中，加水，加酸，再加入摻雜劑；混合均 勻，90°C反應(yīng)10h，得到納米二氧化鈦溶膠；所述混合物粉體、水、摻雜劑和酸的摩爾比為 5 100 0.05 1 ；(c)在步驟(b)所得納米二氧化鈦溶膠中加入酸進(jìn)行絮凝，離心分離得到凝膠體；所述 酸的體積占納米二氧化鈦溶膠和酸的總體積的10 15% ；(d)在步驟(c)所得凝膠體中加入2倍凝膠體體積的水，攪拌，離心分離，重復(fù)2次，在 經(jīng)過(guò)水洗處理的凝膠體中加入20倍凝膠體體積的水得到納米二氧化鈦水溶膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種納米二氧化鈦膠體的制備方法，其特征在于步驟(a) 所述鈦的化合物為異丙醇鈦、四丁氧基鈦、乙氧基鈦、四氯化鈦酸鋇或三氯化鈦；所述非極 性溶劑為環(huán)己烷、四氯化碳、苯或石油醚。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種納米二氧化鈦膠體的制備方法，其特征在于步驟(b) 所述酸為濃硝酸、濃鹽酸、磷酸或硫酸；所述摻雜劑為硝酸鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種納米二氧化鈦膠體的制備方法，其特征在于步驟(c) 所述酸為硫酸、硝酸、鹽酸或磷酸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用納米二氧化鈦膠體光催化處理有機(jī)污染廢水的方法。該方法包括步驟(1)將納米二氧化鈦水溶膠與有機(jī)污染廢水按比例混合均勻，調(diào)節(jié)pH值，產(chǎn)生絮凝物，溶液變混濁，離心分離；(2)將預(yù)處理過(guò)的有機(jī)污染廢水再次與納米二氧化鈦水溶膠按比例混合均勻，調(diào)節(jié)pH值，鼓入空氣并保持?jǐn)嚢?，用光源照射?3)將光催化處理后的廢水離心分離。本方法通過(guò)絮凝、離心對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，除去水中的不溶性顆粒雜質(zhì)；再通過(guò)光催化方法進(jìn)行處理，廢水中可溶性有機(jī)污染物質(zhì)的降解效果良好，由于納米二氧化鈦膠體光催化劑生產(chǎn)成本低，不需回收，操作工藝大大簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)C02F1/32GK101928049SQ201010263039
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者李翠翠, 沈文浩, 陳小泉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)