一種納米光觸媒懸浮濾料及其制備方法
【專利摘要】一種納米光觸媒懸浮濾料及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：步驟S1、將TiH2粉體、NaF晶體以及鹽酸羥胺按(0.1～0.4):(0.05～0.15):(0.2～0.4)的摩爾比配料以制成第一混合物，再投入到丙三醇水溶液中，并攪拌均勻；步驟S2、依次將懸浮顆粒和四氫呋喃水溶液也加入到丙三醇水溶液中，并攪拌均勻；步驟S3、再將硅烷偶聯(lián)劑KH550加入到丙三醇水溶液中，并在70～80℃的條件下攪拌均勻；步驟S4、將2-溴-異丁基酰溴、三乙胺、硫酸亞銅和二甲基亞砜按照(1～1.5):(1～2):(0.002～0.006):(1～3)的質量比配料以制成第二混合物，并投入到丙三醇水溶液中，水熱3～4h，再經過濾，得到納米光觸媒懸浮濾料。本發(fā)明生產工藝容易控制，經濟實用。
【專利說明】
-種納米光觸媒懸浮濾料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及水處理材料領域，尤其設及一種納米光觸媒懸浮濾料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的發(fā)展和現(xiàn)在生活水平的提升，人們對于用水的質量也越來越高，中國 淡水只占全世界的7%，為了實現(xiàn)經濟的可持續(xù)發(fā)展，水的處理及循環(huán)利用是必須的。污水 處理除了處理一些無機雜質，如陶瓷、泥沙顆粒之外，還需要對水中過多的有機雜質進行重 點處理，一方面過多的有機污染物會造成水中養(yǎng)分的濃縮富集，水溫的升高和光照給細菌 和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件；另一方面，運些藻類和微生物除了直接造成水體直接污染 外還會對用水設備帶來極大的危害，它們產生的大量粘泥會造成設備的腐蝕，粘泥覆蓋在 金屬上產生氧濃差腐蝕電池反應，會造成金屬溶解，粘泥的聚集產生結垢會阻塞輸水管道。 因此對水中微生物進行控制和處理不僅可W控制水質的變壞而且能延長用水設備的使用 壽命，是水處理的關鍵。
[0003] 濾料在水處理領域中處于重要的地位，無論是污水處理濾池還是給水過濾的濾 忍，濾料都起到核屯、的作用?，F(xiàn)有的濾料主要有天然濾料如：石英砂、沸石、無煙煤等，人工 濾料如：活性炭、陶粒等。運些濾料的缺點是功能單一，無法有效的去除水中的有機物，需要 進行改性處理。
[0004] 專利CN201410437905利用珍珠巖和塑料粒子等制備了一種比重較輕，可懸浮于 水中，且膨脹珍珠巖?？臻g大，能形成氧化生物膜，具有一定的氧化性。但是由于其氧化性 弱，不能對有機物進行有效分解導致無法大量推廣。 陽00引專利CN201010245395將懸浮濾料投入活性液中進行攬拌，驚干后得到活性懸浮 濾料，該方法制備得到的活性懸浮濾料能夠有效的去除氮氨有機物，但是其使用壽命較短， 活性也不高。無法大面積使用。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的技術問題是針對現(xiàn)有的濾料功能單一，無法有效地去除水中的有機物， 需要進行改性處理。而有的加入有活性液的濾料壽命短，活性也不高，無法大面積使用的問 題，提出一種納米光觸媒懸浮濾料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明就上述技術問題提出W下技術方案：
[0008] 本發(fā)明提出了一種納米光觸媒懸浮濾料的制備方法，包括W下步驟：
[0009] 步驟S1、將TiHz粉體、NaF晶體W及鹽酸徑胺按（0. 1~0. 4) : (0. 05~ 0. 15) : (0. 2~0. 4)的摩爾比配料W制成第一混合物，再將該第一混合物投入到丙Ξ醇水 溶液中，并攬拌均勻；
[0010] 步驟S2、依次將懸浮顆粒和四氨巧喃水溶液也加入到丙Ξ醇水溶液中，并攬拌均 勻；懸浮顆粒與第一混合物的質量比為（3~5) : (10~15);
[0011] 步驟S3、再將硅烷偶聯(lián)劑K冊50加入到丙Ξ醇水溶液中，并在70~80°C的條件下 攬拌均勻，懸浮顆粒和硅烷偶聯(lián)劑皿550的質量比為1: (2~3);
[0012] 步驟S4、將2-漠-異下基酷漠、Ξ乙胺、硫酸亞銅和二甲基亞諷按照（1~ 1. 5) : (1~2) : (0. 002~0. 006) : (1~3)的質量比配料W制成第二混合物，并將該第二混 合物也投入到丙Ξ醇水溶液中，并在60~80°C下水熱3~地，再經過濾，得到納米光觸媒 懸浮濾料；其中，懸浮顆粒與第二混合物的質量比為1: (4~6)。
[0013] 本發(fā)明上述的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法中，在步驟S1中，丙Ξ醇水溶液是 采用去離子水和丙Ξ醇按照體積比為1: (3~4)配置的。
[0014] 本發(fā)明上述的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法中，在步驟S2中，四氨巧喃水溶液 是采用去離子水和四氨巧喃按照體積比為1: (3~4)配置的。
[0015] 本發(fā)明上述的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法中，所述步驟S2還包括：
[0016] 步驟S21、制備砂漿；該砂漿采用粉煤灰、活性炭、珍珠巖、棚砂、娃酸鹽水泥W及 膠黏劑中的一種或幾種，球磨混合制備得到；
[0017] 步驟S22、將發(fā)泡聚乙締或是發(fā)泡聚苯乙締顆粒放入成球機中，啟動成球機，然后 向該成球機中噴入水和砂漿，從而得到懸浮顆粒。
[0018] 本發(fā)明還提出了一種納米光觸媒懸浮濾料，該納米光觸媒懸浮濾料由如上所述的 制備方法制備得到。
[0019] 本發(fā)明通過納米光觸媒懸浮濾料的制備方法制備出了一種能夠長期使用，水處理 效果好的納米光觸媒懸浮濾料；本發(fā)明生產工藝容易控制，經濟實用。
【附圖說明】
[0020] 下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
[0021] 圖1為本發(fā)明實施例1的試樣1的X畑圖譜； 陽02引圖2為圖1所示的試樣1的沈Μ圖譜。
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明的技術問題是：現(xiàn)有的濾料功能單一，無法有效地去除水中的有機物，需要 進行改性處理。而有的加入有活性液的濾料壽命短，活性也不高，無法大面積使用。本發(fā)明 解決該技術問題的技術方案是：制備一種納米光觸媒懸浮濾料，其采用懸浮顆粒作為內核， 采用納米Ti化附著在懸浮顆粒上作為外殼。
[0024] 內核的主要作用是保證提供納米光觸媒懸浮濾料的基本性能，濾除無機污染物陶 瓷、泥沙等，同時還可W減輕濾料的重量。外殼的主要作用是靠光激發(fā)氧負離子和氨氧自由 基來分解有機污染物和殺菌。納米光觸媒懸浮濾料的外觀形貌、尺寸、密度W及其他性能都 可W根據(jù)需要進行事先設計，從而直接產出復合使用要求、性價比高的濾料，避免了濾料事 后的改性。此外，納米光觸媒懸浮濾料所含的光催化劑（即納米Ti化）可W源源不斷的提 供濾料足夠的活性，從而延長濾料的使用壽命。該納米光觸媒懸浮濾料是將懸浮顆粒和活 性分子通過化學的方法制備而成，內核和外殼通過化學鍵的作用交聯(lián)結合在一起。
[00巧]具體地，本發(fā)明的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法包括W下步驟：
[0026] 步驟S1、將TiHz粉體、NaF晶體W及鹽酸徑胺按（0. 1~0. 4) : (0. 05~ 0. 15) : (0. 2~0. 4)的摩爾比配料W制成第一混合物，再將該第一混合物投入到丙Ξ醇水 溶液中，并攬拌均勻；
[0027] 本步驟中，丙Ξ醇水溶液是采用去離子水和丙Ξ醇按照體積比為1: (3~4)配置 的。
[0028] 步驟S2、依次將懸浮顆粒和四氨巧喃水溶液也加入到丙Ξ醇水溶液中，并攬拌均 勻；懸浮顆粒與第一混合物的質量比為（3~5) : (10~15); 陽029] 本步驟中，懸浮顆粒為輕質材料，可W是無機材料、有機材料和復合材料等。
[0030] 從顆粒形狀上，懸浮顆?？蒞是球形的規(guī)則顆粒，如聚乙締發(fā)泡顆粒、硅膠顆粒 等，也可W是不規(guī)則的顆粒如珍珠巖、賠石、沸石、陶砂等，也可W是由粉末材料如粉煤灰、 植物粉、礦粉、廢渣等經成球機制成的球形顆粒；
[0031] 從組分數(shù)目上，懸浮顆粒可W是僅包含有一種材料，如石煤灰、煤桿石顆粒、聚乙 締發(fā)泡塑料等，也可W包含有兩種材料，如膨脹珍珠巖和膠黏劑的組合、棚砂和水泥的組合 等，還可W包含有更多種材料，如石灰粉、植物粉和儘砂等的組合。懸浮顆粒的主要作用是 濾除無機污染物，如陶瓷，泥沙等，同時減輕濾料的重量；
[0032] 四氨巧喃水溶液是采用去離子水和四氨巧喃按照體積比為1: (3~4)配置的。
[0033] 為了使懸浮顆粒能夠呈規(guī)則的球形，本步驟S2還包括：
[0034] 步驟S21、制備砂漿；
[0035] 本步驟中，該砂漿可W采用粉煤灰、活性炭、珍珠巖、棚砂、娃酸鹽水泥W及膠黏劑 中的一種或幾種，球磨混合制備得到；
[0036] 步驟S22、將發(fā)泡聚乙締或是發(fā)泡聚苯乙締顆粒放入成球機中，啟動成球機，然后 向該成球機中噴入水和砂漿，從而得到懸浮顆粒。
[0037] 步驟S3、再將硅烷偶聯(lián)劑皿550加入到丙Ξ醇水溶液中，并在70~80°C的條件下 攬拌均勻，懸浮顆粒和硅烷偶聯(lián)劑皿550的質量比為1: (2~3); W38] 步驟S4、將2-漠-異下基酷漠、S乙胺、硫酸亞銅和二甲基亞諷按照（1~ 1. 5) : (1~2) : (0. 002~0. 006) : (1~3)的質量比配料W制成第二混合物，并將該第二混 合物也投入到丙Ξ醇水溶液中，并在60~80°C下水熱3~地，再經過濾，得到納米光觸媒 懸浮濾料；其中，懸浮顆粒與第二混合物的質量比為1: (4~6)。
[0039] 通過本步驟，可W在懸浮顆粒的表面上形成Ti〇2包覆層，本發(fā)明的制備的納米光 觸媒懸浮濾料的Ti〇2包覆層具有（001)暴露面，通過該（001)暴露面，納米光觸媒懸浮濾 料只需吸收可見光即可激活，激活后產生的氧負離子的氨氧自由基可分解有機物，并對水 體進行殺菌消毒。
[0040] 為了便于本領域技術人員理解和實施本發(fā)明，下面將結合具體實施例對本發(fā)明作 進一步地詳細闡述。 陽〇W 實施例1
[0042] 將20g活性炭、20g珍珠巖、30g棚砂和lOg的108界面膠在干粉混合攬拌機中混 合均勻后制成砂漿； 陽043] 將50g發(fā)泡聚乙締顆粒放入成球機中，啟動成球機，然后噴入水，并同時噴入砂 漿，形成懸浮顆粒；
[0044] 將TiHz粉體、NaF晶體W及鹽酸徑胺按0. 4:0. 15:0. 4摩爾比配料W制成第一混合 物；取lOg第一混合物，加入丙Ξ醇水溶液，用磁力攬拌器攬拌1小時；丙Ξ醇水溶液是采 用去離子水和丙Ξ醇按照體積比為1:3配置的。
[0045] 然后再向丙Ξ醇水溶液中加入3g懸浮顆粒，同時加入35mL四氨巧喃水溶液，用磁 力攬拌器攬拌3小時；
[0046] 四氨巧喃水溶液是采用去離子水和四氨巧喃按照體積比為1:3配置的。
[0047] 然后再向丙Ξ醇水溶液加入6g的硅烷偶聯(lián)劑KH-550,并一起加熱至80°C，攬拌 2h〇
[0048] 將2g的2-漠-異下基酷漠、4g Ξ乙胺、0. 006g硫酸亞銅W及4g二甲基亞諷混合 配制成第二混合物，并將該第二混合物加入到丙Ξ醇水溶液中，并在80°C下，水熱反應地， 然后依次經過濾、洗涂、常溫干燥，從而得到具有光催化性能的納米光觸媒懸浮濾料的試樣 1〇 W例實施例2
[0050] 將lOg粉煤灰、20g珍珠巖、20g儘砂、lOg娃酸鹽水泥和20g的107建筑膠在干粉 混合攬拌機中混合均勻后制成砂漿；
[0051] 將30g發(fā)泡聚乙締顆粒放入成球機中，啟動成球機，然后噴入水，并同時噴入砂 漿，形成懸浮顆粒；
[00巧將TiHz粉體、NaF晶體W及鹽酸徑胺按0. 4:0. 1:0. 3摩爾比配料W制成第一混合 物；取12g第一混合物，加入丙Ξ醇水溶液，用磁力攬拌器攬拌1小時；丙Ξ醇水溶液是采 用去離子水和丙Ξ醇按照體積比為1:4配置的。
[0053] 然后再向丙Ξ醇水溶液中加入6g懸浮顆粒，同時加入35mL四氨巧喃水溶液，用磁 力攬拌器攬拌2小時；
[0054] 四氨巧喃水溶液是采用去離子水和四氨巧喃按照體積比為1:4配置的。 陽化5] 然后再向丙Ξ醇水溶液加入12g的硅烷偶聯(lián)劑KH-550,并一起加熱至78°C，攬拌 化。
[0056] 將2g的2-漠-異下基酷漠、4g Ξ乙胺、0. 006g硫酸亞銅W及6g二甲基亞諷混合 配制成第二混合物，并將該第二混合物加入到丙Ξ醇水溶液中，并在70°C下，水熱反應化， 然后依次經過濾、洗涂、常溫干燥，從而得到具有光催化性能的納米光觸媒懸浮濾料的試樣 2。
[0057] 實施例3 陽05引將lOg粉煤灰、20g活性炭、20g珍珠巖、30g甲基纖維素、20g棚砂和lOg建筑白膠 在干粉混合攬拌機中混合均勻后制成砂漿；
[0059] 將50g發(fā)泡聚苯乙締顆粒放入成球機中，啟動成球機，然后噴入水，并同時噴入砂 漿，形成懸浮顆粒；
[0060] 將TiHz粉體、NaF晶體W及鹽酸徑胺按0. 4:0. 15:0. 2摩爾比配料W制成第一混合 物；取15g第一混合物，加入丙Ξ醇水溶液，用磁力攬拌器攬拌0. 5小時；丙Ξ醇水溶液是 采用去離子水和丙Ξ醇按照體積比為1:2配置的。 陽061] 然后再向丙Ξ醇水溶液中加入3g懸浮顆粒，同時加入40mL四氨巧喃水溶液，用磁 力攬拌器攬拌3小時；
[0062] 四氨巧喃水溶液是采用去離子水和四氨巧喃按照體積比為1:2配置的。
[0063] 然后再向丙Ξ醇水溶液加入9g的硅烷偶聯(lián)劑KH-550,并一起加熱至80°C，攬拌 化。
[0064] 將Ig的2-漠-異下基酷漠、4g Ξ乙胺、0. 003g硫酸亞銅W及5g二甲基亞諷混合 配制成第二混合物，并將該第二混合物加入到丙Ξ醇水溶液中，并在80°C下，水熱反應地， 然后依次經過濾、洗涂、常溫干燥，從而得到具有光催化性能的納米光觸媒懸浮濾料的試樣 3。 W65] 驗證試驗：
[0066] 本發(fā)明對試樣1進行X射線衍射分析，如圖1所示。從圖1中可W看到，試樣1包 含有銳鐵礦和金紅石，本發(fā)明還對試樣1做了 SEM分析，如圖2所示。從圖2中可W看到， 試樣1僅有一種球狀顆粒，運說明，在試樣1的制備過程中所形成的納米Ti化完全包覆在 懸浮顆粒上，運樣，在試樣1的XRD圖譜中，就沒有看到懸浮顆粒的譜線。按照常理推測，在 其他實施例的試樣中，納米Ti化也應結合于對應的懸浮顆粒上。
[0067] 同時，本發(fā)明還取上述實施例所獲取的試樣50g，并將該試樣放入到過濾器的濾忍 中；然后，取污水500g，采用循環(huán)方式，Ξ次經過濾忍，得到處理后的污水。
[0068] 同時，本發(fā)明還取普通濾料50g，并將該普通濾料放入到過濾器的濾忍中；然后， 取污水500g，采用循環(huán)方式，Ξ次經過濾忍，得到處理后的污水。運里，普通濾料為純的活性 碳粉。
[0069] 處理前的污水W及經試樣處理后的污水的組分情況如表1所示。
[0070]
陽07。 本發(fā)明通過納米光觸媒懸浮濾料的制備方法制備出了一種能夠長期使用，水處理 效果好的納米光觸媒懸浮濾料；本發(fā)明生產工藝容易控制，經濟實用。
[0072] 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可W根據(jù)上述說明加 W改進或變換， 而所有運些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種納米光觸媒懸浮濾料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟S1、將TiH2粉體、NaF晶體以及鹽酸羥胺按（0. 1~0. 4) : (0. 05~0. 15) : (0. 2~ 0. 4)的摩爾比配料以制成第一混合物，再將該第一混合物投入到丙三醇水溶液中，并攪拌 均勻； 步驟S2、依次將懸浮顆粒和四氫呋喃水溶液也加入到丙三醇水溶液中，并攪拌均勻； 懸浮顆粒與第一混合物的質量比為（3~5) : (10~15); 步驟S3、再將硅烷偶聯(lián)劑KH550加入到丙三醇水溶液中，并在70~80°C的條件下攪拌 均勻，懸浮顆粒和硅烷偶聯(lián)劑KH550的質量比為1: (2~3); 步驟S4、將2-溴-異丁基酰溴、三乙胺、硫酸亞銅和二甲基亞砜按照（1~1. 5) : (1~ 2) : (0. 002~0. 006) : (1~3)的質量比配料以制成第二混合物，并將該第二混合物也投入 到丙三醇水溶液中，并在60~80°C下水熱3~4h，再經過濾，得到納米光觸媒懸浮濾料；其 中，懸浮顆粒與第二混合物的質量比為1: (4~6)。2. 根據(jù)權利要求1所述的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法，其特征在于，在步驟S1中， 丙三醇水溶液是采用去離子水和丙三醇按照體積比為1: (3~4)配置的。3. 根據(jù)權利要求1所述的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法，其特征在于，在步驟S2中， 四氫呋喃水溶液是采用去離子水和四氫呋喃按照體積比為1: (3~4)配置的。4. 根據(jù)權利要求1所述的納米光觸媒懸浮濾料的制備方法，其特征在于，所述步驟S2 還包括： 步驟S21、制備砂漿；該砂漿采用粉煤灰、活性炭、珍珠巖、硼砂、硅酸鹽水泥以及膠黏 劑中的一種或幾種，球磨混合制備得到； 步驟S22、將發(fā)泡聚乙烯或是發(fā)泡聚苯乙烯顆粒放入成球機中，啟動成球機，然后向該 成球機中噴入水和砂漿，從而得到懸浮顆粒。5. -種納米光觸媒懸浮濾料，其特征在于，該納米光觸媒懸浮濾料由如權利要求1-4 任意一項所述的制備方法制備得到。
【文檔編號】B01J31/38GK105983272SQ201510086282
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月17日
【發(fā)明人】劉朝南
【申請人】劉朝南