專利名稱：光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分解處理有機(jī)含酚廢水的復(fù)合材料及其制備方法，特別是光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料及其制備方法，適用于分解處理含酚廢水及其他含有機(jī)有毒廢水(如含苯有機(jī)廢水，含有機(jī)農(nóng)藥廢水，含有機(jī)硫類廢水等)。
背景技術(shù)：
科學(xué)研究證實(shí)，酚廢水中含有大量的致癌、環(huán)境激素等有害物質(zhì)，并且來源較廣，對(duì)人類生活和環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，是世界各國重點(diǎn)監(jiān)測和治理的對(duì)象之一，我國嚴(yán)格規(guī)定排入城市下水道的污水中的酚含量不能超過1.0mg/L，目前國內(nèi)外治理方法，大致有活性炭吸附法，生物降解法，及光催化劑降解法，以上方法普遍存在著氧化劑消耗量大，處理時(shí)間長，成本高等缺點(diǎn)。近年日本相繼開發(fā)了把光催化劑無機(jī)凝膠涂覆在活性炭、多孔陶瓷、多孔金屬的表面，制成多孔質(zhì)光催化復(fù)合材料(特開2001-232206，特開平8-196903)，利用多孔基體的收集有機(jī)有毒物質(zhì)，有利于提高光催化劑分解有機(jī)有毒物質(zhì)的效率，但由于光催化劑只涂于多孔物質(zhì)表面，不能進(jìn)入多孔內(nèi)部，影響到光催化劑分解有機(jī)有毒的效率進(jìn)一步提高，同時(shí)由于光催化劑的涂覆，降低了多孔物質(zhì)的表面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有利于分解處理有機(jī)含酚廢水的光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料及其制備方法。通過復(fù)合手段把光催化劑組裝到酚醛樹脂基活性炭上，使光催化劑能最大限度的接觸到被吸附于酚醛樹脂基活性炭上的有機(jī)酚、有毒物質(zhì)，在紫外線的作用下，高效率的分解有機(jī)酚有機(jī)、有毒物質(zhì)等。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是它包括酚醛樹脂、光催化劑、活性劑，各組成物的重量配比為酚醛樹脂40-100份；光催化劑10-50份；活性劑20-100份。
本發(fā)明使用的酚醛樹脂為線型粉狀的酚醛樹脂，粒徑為0.1-3mm。
本發(fā)明的光催化劑為二氧化鈦(TiO2)、三氧化鎢(WO3)、三氧化二銻(Sb2O3)、二氧化鋯(ZrO2)、氧化鋅(ZnO)微粉，即可單獨(dú)使用其中1種也可以使用其中兩種以上混合物，兩種以上混合時(shí)為任意配比；其粒徑一般在1μm以下，越小光催化效果越好。常用TiO2。
本發(fā)明使用的活化劑為氫氧化鉀(KOH)、氯化鋅(ZnCl2)、磷酸(H3PO4)中的任一種或兩種以上混合物，兩種以上混合時(shí)為任意配比，為工業(yè)級(jí)。常用KOH。
如上所述的光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下(1)配料各組成物的重量配比為酚醛樹脂40-100份；光催化劑10-50份；活性劑20-100份。
(2)碳化將線型粉狀酚醛樹脂與光催化劑粉末按比例混合，磨細(xì)用200目過篩，裝入容器，在400-600℃條件下，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，1-4小時(shí)炭化成粉末炭；炭化得率在60-80％之間。
(3)活化將以上粉末炭，按重量比活化劑充分混合后，裝入容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在400-600℃條件下，經(jīng)過2-4小時(shí)的活化完畢后，將制品冷卻充分水洗，除去堿性成份，干燥后得到產(chǎn)品，可根據(jù)需要制成細(xì)粉與顆粒。粉末為10-50μm，顆粒為1-4mm。
如上所述的活化劑為含水氫氧化鉀，水份占15％。
光催化降解裝置設(shè)備及工藝過程光催化降解過程如圖2所示，以自然陽光或紫外光燈1(光照為53w/m2以上)，為照射光源，在攪拌器2的容器里加入定量的含酚廢水3，后加入定量的光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，開動(dòng)攪拌且使光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料均勻和分散在含酚廢水中，經(jīng)過一定時(shí)間后，光催化劑-酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料能逐步分解含酚廢水的酚類有毒物質(zhì)。
處理完畢后，復(fù)合材料可以通過過濾或沉淀的方法與廢水分離的使過的光催化復(fù)合材料，經(jīng)過數(shù)小時(shí)的紫外光照射后，再水洗，可重復(fù)使用。
本發(fā)明利用線型酚醛樹脂與光催化劑磨合，在升溫與碳化的過程中，使線型酚醛樹脂與光催劑緊密滲雜在一起，將光催化劑均勻的分散在酚醛樹脂脂基活性炭中。經(jīng)過活性后，進(jìn)一步提高了光催化劑的催化表面積，同時(shí)也不會(huì)堵住活性炭的表面孔洞。大大提高了，光催化劑的催化效率。
將一定比例的復(fù)合材料粉末與含酚廢水混合，在太陽光或紫外光的照射下，光催化劑產(chǎn)生強(qiáng)的·OH，·O2氧化基團(tuán)與富集中于活性炭表面的有害酚作用將有機(jī)物分解，消除了有機(jī)酚對(duì)環(huán)境的危害。本復(fù)合材料除能處理含酚廢水外，還能處理常見的一些有機(jī)有毒廢水，如含苯，含有機(jī)農(nóng)藥，含有機(jī)硫化物廢水等。
該復(fù)合材料原料廣、價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝過程簡單生產(chǎn)成本較低，通過對(duì)含酚廢水的處理結(jié)果表明光催化復(fù)合材料吸附、光催化分解有機(jī)有毒廢水的能力較強(qiáng)，而且不產(chǎn)生二次污染，該材料經(jīng)過紫外光照-水洗再生后，能重復(fù)使用，是一種新型的環(huán)境凈化材料。


圖1為本發(fā)明的制備工藝2為本發(fā)明的光催化降解過程中1-紫外光燈、2-攪拌器、3-含酚廢水。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按重量取線型酚醛樹脂粉末70重量份，光催化劑(TiO2)微粉35重量份，活化劑(KOH)70重量份。將酚醛樹脂粉末與光催化劑微粉混合，磨碎200目過篩后裝入容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在500℃條件下碳化3小時(shí)，將以上得到的炭材與35重量份活性劑(KOH)，充分混合，裝入容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在550℃條件下，2小時(shí)活化，活化完畢后，水洗干燥后粉碎成光催化劑-酚醛樹脂復(fù)合材料粉末，在濃度為1g/L的含酚廢水中，加入與酚的重量相同的光催化劑復(fù)合材料攪拌均勻，在紫外光(強(qiáng)度53w/m2)，8小時(shí)照射，測定酚的分解量(酚的分解量)達(dá)到51.3％以上。結(jié)果見表1。
實(shí)施例2按重量取線型酚醛樹脂粉末70重量份，光催化劑(WO3)35重量份，活化劑(氯化鋅)35重量份，按實(shí)施1的光催化復(fù)合材料的制造工藝方法，可得到，光催化劑(WO3)復(fù)合材料，按實(shí)施例1的處理含酚廢水的方法，測定酚的分解量可達(dá)到47.8％，結(jié)果見表1。
實(shí)施例3按重量取線型酚醛樹脂100重量份，光催化劑(TiO2)10重量份，活化劑(KOH)100份，氯化鋅5份，按實(shí)施例1的光催化劑復(fù)合材料的制造工藝方法，可得到光催化劑(TiO2)復(fù)合材料，按實(shí)施例1的處理酚廢水的方法測定酚的分解量可達(dá)到37.5％。結(jié)果見表1。
實(shí)施例4按重量取線型酚醛樹脂50重量份，光催化劑(TiO2)50重量份，活性劑(KOH)50重量份。按實(shí)施例1的光催化劑復(fù)合材料制造工藝法，可得到光催化劑(TiO2)復(fù)合材料，按實(shí)施例1的處理含酚廢水的方法測定酚的分解量可達(dá)到45％。結(jié)果見表1。
實(shí)施例5按重量取線型酚醛樹脂60重量份，光催化劑(TiO210重量分，WO31重量份，Sb2O31重量份，ZnO1重量份，ZrO21重量份)，活性劑(KOH)120重量份，按實(shí)施例1的光催化復(fù)合材料的制造工藝法，可得到光催復(fù)合材料，按實(shí)施例1的處理含酚廢水的方法，酚的分解量可達(dá)39％，結(jié)果見表1。
表1 不同光催化劑復(fù)合材料，對(duì)酚的分解率

注1在1g/L的苯酚溶液中加入與苯酚量相同重量的光催化復(fù)合材料粉末，使用攪拌器，使光催化劑復(fù)合材料在廢水中分散均勻，在紫外光的照射下，每隔1小時(shí)測定一次溶液剩余苯酚重量。
注2溶液中苯酚含量的測試方法采用國標(biāo)GB7130-86碘量法測定。
權(quán)利要求
1.光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是它包括酚醛樹脂、光催化劑和活性劑，各組成物的重量配比為酚醛樹脂40-100份；光催化劑10-50份；活性劑20-100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是所述的酚醛樹脂為線型粉狀的酚醛樹脂，粒徑為0.1-3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是所述的光催化劑為二氧化鈦、三氧化鎢、三氧化二銻、二氧化鋯、氧化鋅微粉中的任一種或兩種以上混合物，兩種以上混合時(shí)為任意配比；其粒徑在1μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是所述的光催化劑最佳為二氧化鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是所述的活化劑為氫氧化鉀、氯化鋅、磷酸中的任一種或兩種以上混合物，兩種以上混合時(shí)為任意配比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是所述的活化劑最佳為氫氧化鉀。
7.如權(quán)利要求1所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料的制備方法，其特征是由如下步驟實(shí)現(xiàn)(1)配料各組成物的重量配比為酚醛樹脂40-100份；光催化劑10-50份；活性劑20-100份；(2)碳化將線型粉狀酚醛樹脂與光催化劑粉末按比例混合，磨細(xì)用200目過篩，裝入容器，在400-600℃條件下，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，1-4小時(shí)炭化成粉末炭；(3)活化將以上粉末炭，按比例與活化劑充分混合后，裝入容器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在400-600℃條件下，經(jīng)過2-4小時(shí)的活化完畢后，將制品冷卻充分水洗，除去堿性成份，干燥后得到產(chǎn)品，可根據(jù)需要制成細(xì)粉與顆粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光催化劑—酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的活化劑為含水氫氧化鉀，水份占15％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分解處理有機(jī)含酚廢水的復(fù)合材料及其制備方法。光催化劑－酚醛樹脂基活性炭復(fù)合材料，其特征是它包括酚醛樹脂、光催化劑和活性劑，各組成物的重量配比為酚醛樹脂40－100份；光催化劑10－50份；活性劑20－100份。其制備方法(1)配料；(2)碳化將粉狀酚醛樹脂與光催化劑粉末按比例混合，磨細(xì)用200目過篩，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，1－4小時(shí)炭化成粉末炭；(3)活化將以上粉末炭，按重量比活化劑充分混合后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，經(jīng)過2－4小時(shí)的活化完畢后，將制品冷卻充分水洗，除去堿性成分，干燥后得到產(chǎn)品。本發(fā)明在紫外線的作用下，高效率的分解有機(jī)酚有機(jī)、有毒物質(zhì)等；生產(chǎn)工藝過程簡單，生產(chǎn)成本較低。
文檔編號(hào)B01J23/18GK1524611SQ03125428
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者王勇, 吳承思, 萬濤, 王 勇 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)