專利名稱：納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光催化劑的復(fù)蘇方法，尤其涉及納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方
沐_
背景技術(shù)：
氧化鋅是最具有實(shí)用價(jià)值的光催化劑之一，被譽(yù)為"第三代半導(dǎo)體材料"。納米氧化鋅源豐價(jià)廉，其復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的可見光催化過程在成本和能耗方面有著強(qiáng)大的生命力和廣闊的市場(chǎng)前景。
納米氧化鋅在光催化反應(yīng)中由于微晶聚合、羧基類中間產(chǎn)物污染等因素會(huì)造成催化劑的中毒，而回收與再生方法及分析技術(shù)的研究嚴(yán)重滯后，成為光催
化技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的主要障礙；其次，氧化鋅催化劑易吸附光催化氧化產(chǎn)物(H2、 C02、有機(jī)酸等)，生成碳酸鋅或堿式碳酸鋅等，甚至轉(zhuǎn)化成可溶性羧酸鋅而損失；再次，部分不溶物逐漸積累形成催化劑表面吸附層，使氧化鋅表面的導(dǎo)電類型發(fā)生變化，以致失活。
目前，納米光催化劑回收與再生方法的系統(tǒng)研究還比較少，多采用焙燒方法去除表面吸附的污染物。然而焙燒過程會(huì)造成晶體顆粒的長(zhǎng)大和形貌的改變，從而影響復(fù)蘇后光催化劑的催化性能。電化學(xué)方法制備與組裝納米材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，操作條件溫和可控是其突出的優(yōu)點(diǎn)。然而己有的電化學(xué)再生裝置中，懸浮型納米氧化鋅光催化劑需沉降回收后，采用清洗或者使交換及附著物在催化劑表面上直接反應(yīng)掉的方法恢復(fù)部分活性，因而與催化劑循環(huán)周期相匹配的回收及再生方法的研究顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出，旨在采用離子交換法直接合成免洗滌納米氧化鋅水分散體的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種采用施加電場(chǎng)拋光樹脂床層來(lái)濃縮低濃度懸浮和溶解納米氧化鋅光催化劑組分及部分污染物的復(fù)蘇方法，在實(shí)現(xiàn)水質(zhì)深度凈化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)納米氧化鋅光催化劑的活性復(fù)蘇。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方法，其特征在于該復(fù)蘇方法的工藝過程中包括如下再生和分離處理歩驟1、 將體積比為1: 1的陰、陽(yáng)混合拋光樹脂預(yù)置于再生室中，使用微孔鈦濾芯電極，接通電源。
2、 將含有失效納米氧化鋅的懸浮溶液以較大流量自再生室底部泵輸注入并
排出溢液，保持液面穩(wěn)定，陽(yáng)極室產(chǎn)生的酸液和陰極室產(chǎn)生的堿液亦由恒流泵
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制再生室溫度不超過60 °c。
3、 再生結(jié)束后，關(guān)閉陽(yáng)極出水，控制入水流量及電場(chǎng)強(qiáng)度至形成三相流化床狀，超微顆粒催化劑復(fù)蘇后上浮導(dǎo)出。
4、 所述的實(shí)驗(yàn)裝置的最佳工藝參數(shù)為復(fù)蘇電壓60V，再生時(shí)間4h，再生室進(jìn)懸浮液濃度10wt%，流量0.2ml/s，分離時(shí)進(jìn)水流量2ml/s，復(fù)蘇后納米氧化鋅光催化劑的四次循環(huán)催化性能與新鮮催化劑相近。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 依據(jù)離子交換原理和動(dòng)電強(qiáng)化作用促進(jìn)有機(jī)酸根陰離子與羥基發(fā)生交換反應(yīng)進(jìn)入向樹脂相中，進(jìn)而發(fā)生電化學(xué)轉(zhuǎn)化，以動(dòng)電作用促進(jìn)降解產(chǎn)物離子自催化劑表面到樹脂表面的相轉(zhuǎn)移過程。
(2) 不設(shè)離子交換膜，以流場(chǎng)分隔氧化與還原反應(yīng)區(qū)?；陔x子交換樹脂孔道的響應(yīng)特性和氧化鋅超微顆粒電泳性質(zhì)，回收催化劑與具有氧化電位水分散體返回光催化系統(tǒng)中循環(huán)使用。
(3 )這種通過強(qiáng)化離子交換過程完成污染物相轉(zhuǎn)移的光催化劑復(fù)蘇方法較污染物在催化劑表面上直接轉(zhuǎn)化掉的再生更迅速，同步完成水質(zhì)深度凈化。


圖1是本發(fā)明的納米氧化鋅光催化劑復(fù)蘇的電化學(xué)離子交換試驗(yàn)裝置示意
圖2是圖1的左視圖3為納米氧化鋅光催化體系的UV-Vis曲線。
圖中1、陽(yáng)極導(dǎo)出水，2、陰極導(dǎo)出水，3、電極固定法蘭，4、鈦基微孔濾芯電極，5、有機(jī)玻璃外殼，6、樹脂排除口， 7、布水器，8、進(jìn)水口， 9、封頭，10、拋光樹脂填充床，11、樹脂加入口。
具體實(shí)施例方式
如圖1 圖3所示。 一種納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方法，包括納米氧化鋅催化劑的再生和分解過程，其特征在于包括如下步驟
1、 將體積比為1: 1的陰、陽(yáng)混合拋光樹脂預(yù)置于再生室中，使用微孔鈦濾芯電極，接通電源；
2、 將含有失效的低濃度納米氧化鋅的懸浮溶液以較大流量自再生室底部泵輸注入并排出溢液，保持液面穩(wěn)定；陽(yáng)極室產(chǎn)生的酸液和陰極室產(chǎn)生堿液亦由恒流泵及時(shí)排出并補(bǔ)充以電導(dǎo)率為200fe/cm左右的自來(lái)水，用來(lái)降低極室溫度，控制再生室溫度不超過60°C 。
3、 再生結(jié)束后，關(guān)閉陽(yáng)極出水，控制入水流量及電場(chǎng)強(qiáng)度至形成三相流化床狀，超微顆粒催化劑復(fù)蘇后上浮導(dǎo)出。
4、 所述實(shí)驗(yàn)裝置的最佳工藝參數(shù)為復(fù)蘇電壓60V，再生對(duì)間4h，再生室進(jìn)懸浮液濃度10wt。/。，流量0.2ml/s，分離時(shí)進(jìn)水流量2ml/s，復(fù)蘇后納米氧化鋅光催化劑的四次循環(huán)催化性能與新鮮催化劑相近。
權(quán)利要求
1、一種納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方法，包括納米氧化鋅光催化劑的再生和分離過程，其特征在于包括如下步驟(1)將體積比為11的陰、陽(yáng)混合拋光樹脂預(yù)置于再生室中，使用微孔鈦濾芯電極，接通電源；(2)將含有失效的低濃度納米氧化鋅的懸浮溶液以較大流量自再生室底部泵輸注入并排出溢液，保持液面穩(wěn)定，陽(yáng)極室產(chǎn)生的酸液和陰極室產(chǎn)生的堿液亦由恒流泵及時(shí)排出并補(bǔ)充以電導(dǎo)率為200μs/cm左右的自來(lái)水，用來(lái)降低極室溫度，控制再生室溫度不超過60℃；(3)再生結(jié)束后，關(guān)閉陽(yáng)極出水，控制入水流量及電場(chǎng)強(qiáng)度至形成三相流化床狀，超微顆粒納米氧化鋅光催化劑復(fù)蘇后上浮導(dǎo)出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方法，其特征在于所 述試驗(yàn)裝置的最佳工藝參數(shù)為復(fù)蘇電壓60V，再生時(shí)間4h，再生室進(jìn)懸浮液 濃度10wt。/。，流量0.2ml/s，分離時(shí)進(jìn)水流量2ml/s，復(fù)蘇后納米氧化鋅光催化 劑的四次循環(huán)催化性能與新鮮催化劑相近。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米氧化鋅光催化劑的復(fù)蘇方法，其特征在于該方法包括光催化劑的再生和分離過程，其步驟是將體積比為1∶1的陰、陽(yáng)混合拋光樹脂預(yù)置于再生室中，使用微孔鈦濾芯電極，將含有失效納米氧化鋅的懸浮溶液以較大流量自再生室底部泵輸注入并排出溢液，進(jìn)行電解處理，控制溫度不超過60℃。再生結(jié)束后，關(guān)閉陽(yáng)極出水，控制入水流量及電場(chǎng)強(qiáng)度至形成三相流化床狀態(tài)，超微顆粒催化劑復(fù)蘇后上浮導(dǎo)出。本法通過采用施加電場(chǎng)的樹脂床層濃縮低濃度懸浮催化劑及未完全降解污染物，為納米氧化鋅的復(fù)蘇開辟了一條新的途徑。
文檔編號(hào)B01J23/92GK101455972SQ200810246998
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者姜玉玲, 朱少敏, 李彥生, 李積媛 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)