申请日2017.10.12
公开(公告)日2018.03.16
IPC分类号C02F1/28; C02F1/30; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种光催化废水处理剂及其制备方法，由海泡石、硅藻土、纤维素、石墨、高锰酸钾、空心粉煤灰微珠、醋酸锌等原料制成，本发明利用海泡石的多孔隙结构协同三氧化二锑改性，令其具有强大的离子吸附能力，纤维素的使用通过其表面大量的类似羟基等亲水性基团，使处理剂在水中具有良好的分散性，具有良好导电性和超高比表面积的氧化石墨与硫化锌进行复合，有效提高光催化效率，对水中各类污染物均有较好的吸附、催化、降解功能，经处理后的水质能达到国家规定的污水排放标准，能够满足市场对污水处理产品的需求，有利于污水处理行业的健康发展。
权利要求书
1.一种光催化废水处理剂，其特征在于通过以下方法制备：
(1)将海泡石粉碎过80-100目筛，按固液比1：10-12加入到1mol/L盐酸溶液中，升温至60-65℃活化3-4小时，过滤取出后再将海泡石粉浸没于3-5g/L的三氧化二锑溶液中，再加入硅藻土，加热至45-55℃，搅拌30-40分钟后过滤，收集固形物烘干粉碎备用;
(2)将纤维素分散于浓硫酸中，加热至70-80℃，水解7-8小时后冷却至室温并用清水洗涤至中性，干燥备用;
(3)将石墨和高锰酸钾按质量比1：6-7混合后在冰浴下以固液比1：18-22g/mL加入混合酸，再升温至50-55℃并搅拌反应8-10小时，最后依次向反应产物中加入混合酸0.04-0.05倍体积的30%过氧化氢溶液和1-1.25倍体积的36%盐酸溶液，搅拌反应90-120分钟，完成后将产物离心并洗涤至中性，在50-60℃真空环境下干燥48小时以上，得到预处理氧化石墨备用;
(4)按重量份称取空心粉煤灰微珠3-5份、预处理氧化石墨0.8-1份、二甲基亚砜20-22份、醋酸锌0.05-0.08份，先取空心粉煤灰微珠置于20-25倍于其质量的水中，升温至80-90℃搅拌均匀得到微珠悬浮液，再向其中加入预处理氧化石墨和二甲基亚砜，超声分散后，加入醋酸锌并再次进行超声分散，之后将混合体系置于高温反应釜中，在200-240℃下反应10-12小时，完成后将产物经离心水洗，在50-60℃真空环境下干燥至粉末状态，得硫化锌复合材料备用;
(5)将步骤1所得粉料、步骤2所得物料以及硫化锌复合材料按质量比(15-16)：(1-3)：(0.8-1)充分挤压混合，即得本发明废水处理剂。
2.根据权利要求1所述的光催化废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中海泡石和硅藻土的质量比为1：(1.4-1.6)。
3.根据权利要求1所述的光催化废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中混合酸由98%硫酸和85%磷酸按体积比(8-8.5):(1-1.5)混合而成。
4.根据权利要求1所述的光催化废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4中两次超声分散的条件依次为32-35kHz下超声15-25分钟以及25-26kHz下超声5-10分钟。
5.权利要求1-4任一项所述的光催化废水处理剂的使用方法，其特征在于，将处理剂按20-40g/L的量均匀投入待处理废水中，12-24小时后即可完成污染的吸附降解。
说明书
一种光催化废水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种光催化废水处理剂及其制备方法。
背景技术
当前，随着人们生活水平的提高，人们的环保意识越来越高，在这样的形式下，污水处理工艺也越来越受到人们的关注。工业污水是指工艺生产过程中排出的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物，是造成环境污染，特别是水污染的重要原因;生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多，人类生活过程中产生的污水，也是水体的主要污染源之一。
现有的污水处理剂为了增加污水治理效果，在制备过程中添加了大量的添加剂，而且制备方法较复杂，工艺条件要求较高，给工厂造成了一定的经济压力，市场上需求性能更加优异的污水处理剂。
硫化锌是Ⅱ-Ⅵ族非常重要的宽带隙半导体材料，作为光催化材料，它还具有绿色环保、成本低、化学稳定性好、电子-空穴对产率高等特性而被广泛使用。尤其在有机污染物降解、抗菌除尘、催化吸附等领域具有极高的使用价值，对于废水中各类有机污染的催化降解都具有理想的使用潜力。然而硫化锌在光降解过程中，跃迁至导带中的电子与价带中留下的空穴很容易复合，降低了硫化锌的催化降解能力，而且粉末态硫化锌的循环催化利用效率比较低。
空心粉煤灰微珠是一种高二氧化硅含量的工业固体废弃物，具有质轻、隔热、介电常数低、耐高低温、耐腐蚀、隔声、抗压强度高、分散性好、流动性好、热稳定性好、防水防火等优异功能，应用于建材、橡胶、电子及复合材料等领域可以发挥其原料丰富、变废为宝价格低廉的优势。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种光催化废水处理剂及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种光催化废水处理剂，通过以下方法制备：
(1)将海泡石粉碎过80-100目筛，按固液比1：10-12加入到1mol/L盐酸溶液中，升温至60-65℃活化3-4小时，过滤取出后再将海泡石粉浸没于3-5g/L的三氧化二锑溶液中，再加入硅藻土，加热至45-55℃，搅拌30-40分钟后过滤，收集固形物烘干粉碎备用;
(2)将纤维素分散于浓硫酸中，加热至70-80℃，水解7-8小时后冷却至室温并用清水洗涤至中性，干燥备用;
(3)将石墨和高锰酸钾按质量比1：6-7混合后在冰浴下以固液比1：18-22g/mL加入混合酸，再升温至50-55℃并搅拌反应8-10小时，最后依次向反应产物中加入混合酸0.04-0.05倍体积的30%过氧化氢溶液和1-1.25倍体积的36%盐酸溶液，搅拌反应90-120分钟，完成后将产物离心并洗涤至中性，在50-60℃真空环境下干燥48小时以上，得到预处理氧化石墨备用;
(4)按重量份称取空心粉煤灰微珠3-5份、预处理氧化石墨0.8-1份、二甲基亚砜20-22份、醋酸锌0.05-0.08份，先取空心粉煤灰微珠置于20-25倍于其质量的水中，升温至80-90℃搅拌均匀得到微珠悬浮液，再向其中加入预处理氧化石墨和二甲基亚砜，超声分散后，加入醋酸锌并再次进行超声分散，之后将混合体系置于高温反应釜中，在200-240℃下反应10-12小时，完成后将产物经离心水洗，在50-60℃真空环境下干燥至粉末状态，得硫化锌复合材料备用;
(5)将步骤1所得粉料、步骤2所得物料以及硫化锌复合材料按质量比(15-16)：(1-3)：(0.8-1)充分挤压混合，即得本发明废水处理剂。
所述步骤1中海泡石和硅藻土的质量比为1：(1.4-1.6)。
所述步骤3中混合酸由98%硫酸和85%磷酸按体积比(8-8.5):(1-1.5)混合而成。
所述步骤4中两次超声分散的条件依次为32-35kHz下超声15-25分钟以及25-26kHz下超声5-10分钟。
所述的光催化废水处理剂的使用方法，将处理剂按20-40g/L的量均匀投入待处理废水中，12-24小时后即可完成污染的吸附降解。
本发明的优点是：
本发明利用海泡石的多孔隙结构协同三氧化二锑改性，令其具有强大的离子吸附能力，纤维素的使用通过其表面大量的类似羟基等亲水性基团，使处理剂在水中具有良好的分散性，具有良好导电性和超高比表面积的氧化石墨与硫化锌进行复合，不仅有利于水中污染物有机分子的吸附，而且还可以有效提高硫化锌材料的光吸收效率和光生电子-空穴对的分离效率，其石墨烯共轭结构与半导体材料界面间稳定的化学键合连接，有利于加速物质界面间电子转移，进而有效提高光催化效率，利用催化强氧化性降解水中有机分子，在此基础上将稳定性极强的空心粉煤灰微珠引入复合改性工艺中，令其搭载硫化锌/氧化石墨复合材料，极大增强了吸附固载能力，对水中各类污染物均有较好的吸附、催化、降解功能，本发明原料来源广泛并且制备工艺简单，适用于大规模的工业化生产，经处理后的水质能达到国家规定的污水排放标准，能够满足市场对污水处理产品的需求，有利于污水处理行业的健康发展。