本發(fā)明涉及飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種飲用水催化過濾材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)水平的日益發(fā)展，大量廢棄物排泄到環(huán)境中，隨土壤下滲、地下水流動(dòng)帶來了飲用水的嚴(yán)重污染，而飲用水標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步嚴(yán)格，飲用水源污染問題更加突出。我國(guó)水污染形勢(shì)嚴(yán)峻，許多地區(qū)地下水中污染物含量超標(biāo)，飲用水污染引起了極大關(guān)注，成為目前的一個(gè)主要公共健康問題。我國(guó)已將保證飲用水安全，尋求經(jīng)濟(jì)有效的去污技術(shù)作為重點(diǎn)科研項(xiàng)目提上日程。
光催化法是一種很有發(fā)展前景的水處理技術(shù)，由于其可以利用太陽光或者紫外光對(duì)多種污染物具有明顯的降解效果，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。光催化技術(shù)用半導(dǎo)體材料作為催化劑，當(dāng)能量相當(dāng)于半導(dǎo)體禁帶寬度的光照射到催化劑表面時(shí)，就會(huì)激發(fā)半導(dǎo)體內(nèi)的電子從價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶，形成具有很強(qiáng)活性的電子空穴對(duì)，并進(jìn)一步誘導(dǎo)一系列氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，從而達(dá)到去除污染物質(zhì)的目的。
二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N具有光催化能力的半導(dǎo)體材料，以其高化學(xué)活性、強(qiáng)氧化能力，同時(shí)具有無毒和高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注。但是二氧化鈦在實(shí)際應(yīng)用中存在兩個(gè)問題，一是二氧化鈦的禁帶較寬，只能吸收波長(zhǎng)小于387nm的紫外光，而這部分光能僅占到達(dá)地面上太陽光能的4%，太陽能利用率很低，而人造紫外光源又具有耗電大、設(shè)備昂貴、穩(wěn)定性差等缺陷，產(chǎn)業(yè)化前景不好，二是傳統(tǒng)粉末態(tài)二氧化鈦易產(chǎn)生顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，影響光利用效率，綜合起來其應(yīng)用受到極大限制。
鑒于此，本發(fā)明針對(duì)飲用水的污染處理問題，提出了高效利用二氧化鈦制備飲用水催化過濾材料的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種飲用水催化過濾材料及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種飲用水催化過濾材料，通過以下方法制備：
（1）向多孔載體表面均勻噴涂一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45-50%的鉀水玻璃溶液備用；
（2）將亞麻屑洗凈后烘干，粉碎過150-160目篩，將其浸泡于7-8倍于其質(zhì)量的1mol/l的氫氧化鈉溶液中6-8小時(shí)，期間不斷攪拌，之后過濾并用水洗濾渣至ph為中性，再將濾渣烘干，得到亞麻粉備用；
（3）將向日葵盤洗凈后烘干粉碎，放入高溫爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至700-800℃，炭化90-120分鐘，冷卻后取出粉碎，得到向日葵盤炭化料，將炭化料與1mol/l氫氧化鈉溶液按料液比1：4-5g/ml混合后浸漬30-40分鐘，再過濾取出后用水洗凈并烘干，得到活化的炭化料；
（4）將硼酸和鈦酸四丁酯按照0.5-0.6的硼鈦摩爾比混合后加入4-5倍于其體積的無水乙醇中，待其完全溶解后加入總體積7-8%的濃鹽酸溶液和20-22%的1%聚乙二醇溶液，攪拌均勻得混合液，在不斷攪拌下向混合液中依次加入活化炭化料和尿素，經(jīng)超聲處理后將所得物料烘干后放置于高溫爐中加熱至550-600℃，焙燒100-120分鐘后冷卻，用水洗凈后烘干，得到固定化摻雜改性的二氧化鈦粉末備用；
（5）將亞麻粉和步驟4所得二氧化鈦粉末按質(zhì)量比2：（1-1.2）以最大負(fù)載量涂布到步驟1所得多孔載體上，將所得載體在60-80℃下烘干干燥后再在100-120℃溫度下煅燒處理2-3小時(shí)，即得本發(fā)明催化過濾材料。
所述多孔載體為泡沫金屬網(wǎng)或多孔陶瓷中的一種。
所述步驟4中混合液、活化炭化料、尿素的質(zhì)量比為（15-18）：（4-5）：（6-7）。
所述步驟4中超聲條件為在400-450w功率下處理12-15分鐘。
所述的飲用水催化過濾材料的使用方法為將其按進(jìn)出水口面積裁剪后安放于待過濾的飲用水進(jìn)出水口進(jìn)行催化吸附過濾即可。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
本發(fā)明飲用水催化過濾材料在使用二氧化鈦的基礎(chǔ)上，通過硼和氮之間的協(xié)同共摻雜，產(chǎn)生局部態(tài)能級(jí)，顯著加強(qiáng)其對(duì)可見光的吸收，減小二氧化鈦的禁帶寬度，使二氧化鈦在可見光范圍內(nèi)能夠得到響應(yīng)，提高太陽光的利用率；同時(shí)利用氫氧化鈉活化向日葵盤制備炭化料，令炭化料表面變成蜂巢狀結(jié)構(gòu)，不僅為二氧化鈦進(jìn)入到生物質(zhì)炭?jī)?nèi)部提供了通道，有利于二氧化鈦的均勻負(fù)載，而且大大減輕了載體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了二氧化鈦的高效固定，解決了其易產(chǎn)生顆粒團(tuán)聚的問題；將其應(yīng)用于飲用水的催化過濾中，利用光催化降解污染物，能有效解決飲用水中毒害物質(zhì)超標(biāo)的問題，且由于使用方法簡(jiǎn)單，過濾效果強(qiáng)，大幅降低了飲用水處理成本，為飲用水的公共健康問題提供了技術(shù)支持。
具體實(shí)施方式
一種飲用水催化過濾材料，通過以下方法制備：
（1）向多孔陶瓷表面均勻噴涂一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的鉀水玻璃溶液備用；
（2）將亞麻屑洗凈后烘干，粉碎過150目篩，將其浸泡于7倍于其質(zhì)量的1mol/l的氫氧化鈉溶液中6小時(shí)，期間不斷攪拌，之后過濾并用水洗濾渣至ph為中性，再將濾渣烘干，得到亞麻粉備用；
（3）將向日葵盤洗凈后烘干粉碎，放入高溫爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至700℃，炭化90分鐘，冷卻后取出粉碎，得到向日葵盤炭化料，將炭化料與1mol/l氫氧化鈉溶液按料液比1：4g/ml混合后浸漬30分鐘，再過濾取出后用水洗凈并烘干，得到活化的炭化料；
（4）將硼酸和鈦酸四丁酯按照0.5的硼鈦摩爾比混合后加入4倍于其體積的無水乙醇中，待其完全溶解后加入總體積7%的濃鹽酸溶液和20%的1%聚乙二醇溶液，攪拌均勻得混合液，在不斷攪拌下向混合液中依次加入活化炭化料和尿素，其中混合液、活化炭化料、尿素的質(zhì)量比為16：5：6，并在400w功率下超聲處理12分鐘，將所得物料烘干后放置于高溫爐中加熱至550℃，焙燒100分鐘后冷卻，用水洗凈后烘干，得到固定化摻雜改性的二氧化鈦粉末備用；
（5）將亞麻粉和步驟4所得二氧化鈦粉末按質(zhì)量比2：（1）以最大負(fù)載量涂布到步驟1所得多孔載體上，將所得載體在60℃下烘干干燥后再在100℃溫度下煅燒處理2小時(shí)，即得本發(fā)明催化過濾材料。