專利名稱：：硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及廢水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是涉及一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：紡織印染、皮革或造紙行業(yè)的廢水水量大、色度高、有機污染物含量高以及成分復雜，而且近年來，由于PVA漿料和新型助劑的使用，使難生化降解的有機污染物在廢水中的含量大大增加。用單一藥劑或工藝處理比較困難、且成本很高；因此需在對不同藥劑進行組合的基礎(chǔ)上，開發(fā)高效、經(jīng)濟的廢水處理劑。硅藻土是海洋或湖泊中生長的硅藻類生物的殘骸不斷沉積形成的一種非金屬礦物，它具有孔結(jié)構(gòu)獨特、比表面積大、吸附性強，而且資源豐富、價格低廉等特點，因此以硅藻土礦物為原料來制備水處理劑具有顯著的經(jīng)濟效益。此外，二氧化鈦是一種重要的光催化劑，其光催化作用用于廢水處理具有廣闊的前景。例如中國科技大學的宋海燕等，已公開了一種以鈦酸正丁酯為原料、以硅藻土為載體制備復合光催化劑的方法；然而，二氧化鈦自身能帶限制對太陽光的利用效率較低，這已成為二氧化鈦光催化劑應(yīng)用急待解決的問題。采用鐵離子摻雜二氧化鈦與硅藻土復合，發(fā)揮二者的協(xié)同效應(yīng)，提高二氧化鈦光響應(yīng)范圍以制備復合光催化劑的方法未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，采用該方法制備的復合光催化劑能對廢水進行有效處理。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，包括以下步驟1)、將鈦酸酯類或鈦鹽類與醇溶劑混合，然后加入硅藻土，攪拌后形成泥漿；鈦酸酯類/鈦鹽類與硅藻土的重量比=10:110;2)、將鐵鹽溶于水中形成鐵鹽溶液，在1095'C水浴中，將鐵鹽溶液逐滴加入上述泥漿中，攪拌，使泥漿中的鈦酸酯類或鈦鹽類發(fā)生水解，得溶膠；鐵鹽與鈦酸酯類/鈦鹽類的重量比為0.005%~0.5%，水解時間為1060min;3)、將溶膠在室溫下陳化l~72h，得到干凝膠；4)、干凝膠經(jīng)20080(TC焙烘0.55h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。作為本發(fā)明的硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法的改進步驟2)中，加入酸來抑制水解，控制反應(yīng)體系的pH為1~5;例如采用冰乙酸、硝酸或鹽酸來抑制水解。作為本發(fā)明的硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法的進一步改進鈦酸酯類為鈦酸正丁酯、鈦酸異丁酯或鈦酸四異丙酯，鈦鹽類為四氯化鈦、硫酸鈦或硫酸氧鈦。鐵鹽是指氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵。作為本發(fā)明的硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法的進一步改進每千克鈦酸酯類或鈦鹽類中加入110L的醇溶劑，醇溶劑為異丙醇、無水乙醇或聚乙二醇。步驟2)中的水與鈦酸酯類/鈦鹽類的質(zhì)量百分比為10~40%;水為去離子水或蒸餾水。步驟l)的攪拌時間為1060min。在本發(fā)明的步驟2)中，一般控制鐵鹽溶液的滴速為1020d/min;步驟3)的室溫指的是035°C。在本發(fā)明中，步驟2)中鈦酸酯類或鈦鹽類發(fā)生水解，從而生成二氧化鈦。本發(fā)明具有的有益效果是通過礦物原料一—硅藻土與鐵離子摻雜二氧化鈦復合，發(fā)揮了二氧化鈦光催化性能與硅藻土吸附性能的協(xié)同優(yōu)化作用，從而制備出對紡織染整、皮革和造紙工業(yè)污水具有顯著凈化脫色作用的硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。在實際應(yīng)用中，一般每升污水中投放0.55g本發(fā)明的復合光催化劑，在日光下沉淀310h后，就能完成對污水的清潔處理。而且，由于硅藻土的資源豐富、價格低廉，因此本發(fā)明的復合光催化劑除了具有對污水處理速度快、效果好、用藥量小等優(yōu)點外，還具有生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點。本發(fā)明工藝簡單，復合后的光催化劑對含有機物廢水的處理效果得到顯著提高，可應(yīng)用于印染、皮革和造紙等工業(yè)廢水的處理。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例l、一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，依次進行以下步驟1)、將10g四氯化鈦與15ml聚乙二醇混合，加入lg硅藻土，攪拌10min后，形成泥漿；2)、將0.0005g硝酸鐵溶于lg去離子水中，配制成硝酸鐵溶液。在1(TC水浴中，將上述硝酸鐵溶液逐滴加入上述泥漿內(nèi)，攪拌60min，使泥槳中的四氯化鈦發(fā)生水解，從而生成二氧化鈦；水解反應(yīng)(水解反應(yīng)的時間為60min)結(jié)束后，得到溶膠；在反應(yīng)過程中，通過加入冰乙酸來抑制水解，從而控制反應(yīng)體系的pH為4.9。3)、將溶膠在室溫下陳化lh，得到干凝膠；4)、干凝膠經(jīng)30(TC高溫焙烘4h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。該復合光催化劑的二氧化鈦負載量為72.8wt%。實施例2、一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，依次進行以下步驟1)、將10g鈦酸正丁酯與40ml無水乙醇混合，加入3g硅藻土，攪拌20min后，形成泥漿；2)、將0.005g硫酸鐵溶于1.5g去離子水中，配制成硫酸鐵溶液。在20'C水浴中，將上述硫酸鐵溶液逐滴加入上述泥漿內(nèi)，攪拌50min，使泥漿中的鈦酸正丁酯發(fā)生水解，從而生成二氧化鈦；水解反應(yīng)(水解反應(yīng)的時間為50min)結(jié)束后，得到溶膠；在反應(yīng)過程中，通過加入鹽酸來抑制水解，從而控制反應(yīng)體系的pH為3。3)、將溶膠在室溫下陳化12h，得到凝膠；4)、凝膠經(jīng)40(TC高溫焙烘3h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。該復合光催化劑的二氧化鈦負載量為43.7wt%。實施例3、一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，依次進行以下步驟1)、將10g硫酸鈦與30ml異丙醇混合，加入5g硅藻土，攪拌30min后，形成泥漿；2)、將0.03g硝酸鐵溶于2g去離子水中，配制成硝酸鐵溶液。在45'C水浴中，將上述硝酸鐵溶液逐滴加入上述泥漿內(nèi)，攪拌40min后，使泥漿中的硫酸鈦發(fā)生水解，從而生成二氧化鈦；水解反應(yīng)(水解反應(yīng)的時間為40min)結(jié)束后，得到溶膠；在反應(yīng)過程中，通過加入硝酸來抑制水解，從而控制反應(yīng)體系的pH為2.5。3)、將溶膠在室溫下陳化24h，得到凝膠；4)、凝膠經(jīng)50(TC高溫焙烘2h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。該復合光催化劑的二氧化鈦負載量為30.3wt%實施例4、一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，依次進行以下步驟1)、將10g鈦酸異丁酯與40ml聚乙二醇混合，加入7g硅藻土，攪拌45min后，形成泥漿；2)、將0.03g氯化鐵溶于2.5g蒸餾水中，配制成氯化鐵溶液。在7(TC水浴中，將上述氯化鐵溶液逐滴加入上述泥漿內(nèi)，攪拌30min，使泥漿中的鈦酸異丁酯發(fā)生水解，從而生成二氧化鈦；水解反應(yīng)(水解反應(yīng)的時間為30min)結(jié)束后，得到溶膠；在反應(yīng)過程中，通過加入鹽酸來抑制水解，從而控制反應(yīng)體系的pH為2。3)、將溶膠在室溫下陳化48h，得到凝膠；4)、凝膠經(jīng)60(TC高溫焙烘lh，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。該復合光催化劑的二氧化鈦負載量為22.4wt%。實施例5、一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，依次進行以下步驟1)、將10g硫酸氧鈦與100ml無水乙醇混合，加入9g硅藻土，攪拌60min后，形成泥漿；2)、將0.05g硫酸鐵溶于4g去離子水中，配制成硫酸鐵溶液。在95。C水浴中，將上述硫酸鐵溶液逐滴加入上述泥漿內(nèi)，攪拌10min，使泥漿中的硫酸氧鈦發(fā)生水解，從而生成二氧化鈦；水解反應(yīng)(水解反應(yīng)的時間為10min)結(jié)束后，得到溶膠；在反應(yīng)過程中，通過加入鹽酸來抑制水解，從而控制反應(yīng)體系的pH為1.5。3)、將溶膠在室溫下陳化72h，得到凝膠；4)、凝膠經(jīng)700。C高溫焙烘0.5h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。該復合光催化劑的二氧化鈦負載量為15.6wtM。實驗l、以同一時間取樣的某紡織廠的紡織印染廢水為處理對象，該廢水經(jīng)檢測，具體數(shù)據(jù)如下表l:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在上述廢水中分別放入不同的濃度量的實施例1實施例5所得的復合光催化劑，作為不同的實驗組；在上述廢水中分別放入不同濃度量的現(xiàn)有二氧化鈦光催化劑(如
背景技術(shù)：
所述)作為不同的對比組；經(jīng)過10小時日光處理，按照同樣的方法重新檢測處理后的污水，結(jié)果如表2所示表2、紡織印染廢水的處理結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實驗2、以同一時間取樣的某造紙廠的工業(yè)廢水為處理對象，該廢水經(jīng)檢測，具體數(shù)據(jù)如下表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實驗方法同實驗l，結(jié)果如表4所示:表4、造紙廠工業(yè)廢水的處理結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求1、一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于包括以下步驟1)、將鈦酸酯類或鈦鹽類與醇溶劑混合，然后加入硅藻土，攪拌后形成泥漿；鈦酸酯類/鈦鹽類與硅藻土的重量比＝10∶1～10；2)、將鐵鹽溶于水中形成鐵鹽溶液，在10～95℃水浴中，將鐵鹽溶液逐滴加入上述泥漿中，攪拌，使泥漿中的鈦酸酯類或鈦鹽類發(fā)生水解，得溶膠；鐵鹽與鈦酸酯類/鈦鹽類的重量比為0.005％～0.5％，水解時間為10～60min；3)、將溶膠在室溫下陳化1～72h，得到干凝膠；4)、干凝膠經(jīng)200～800℃焙烘0.5～5h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于所述步驟2)中，加入酸來抑制水解，控制反應(yīng)體系的pH為1~5。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于所述鈦酸酯類為鈦酸正丁酯、鈦酸異丁酯或鈦酸四異丙酯，鈦鹽類為四氯化鈦、硫酸鈦或硫酸氧鈦。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于所述鐵鹽是指氯化鐵、硫酸鐵或硝酸鐵。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于每千克鈦酸酯類或鈦鹽類中加入110L的醇溶劑，所述醇溶劑為異丙醇、無水乙醇或聚乙二醇。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于所述步驟2)中的水與鈦酸酯類/鈦鹽類的質(zhì)量比為10%~40%;所述水為去離子水或蒸餾水。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于所述步驟2)中所用的酸為冰乙酸、硝酸或鹽酸。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，其特征在于所述步驟l)的攪拌時間為1060min。全文摘要本發(fā)明公開了一種硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑的制備法，包括以下步驟1)將鈦酸酯類或鈦鹽類與醇溶劑混合，然后加入硅藻土，攪拌后形成泥漿；2)將鐵鹽溶于水中形成鐵鹽溶液，在10～95℃水浴中，將鐵鹽溶液逐滴加入上述泥漿中，攪拌，使泥漿中的鈦酸酯類或鈦鹽類發(fā)生水解，得溶膠；3)將溶膠在室溫下陳化；得到干凝膠；4)干凝膠經(jīng)200～800℃焙烘0.5～5h，得到硅藻土負載型鐵離子摻雜二氧化鈦復合光催化劑。采用該方法制備的復合光催化劑能對廢水進行有效處理。文檔編號B01J23/745GK101628236SQ20091010106公開日2010年1月20日申請日期2009年8月3日優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日發(fā)明者沖孫,林俊雄,瀾汪申請人:浙江理工大學