申请日2015.07.16
公开(公告)日2015.10.28
IPC分类号C02F1/32
摘要
本发明涉及一种染料废水的光催化降解处理方法，属于环境保护技术领域。所述处理方法优化了溶胶-凝胶法的参数，制备了二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱，在染料废水中按投加量15.64克每升加入二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱，通冷凝水并鼔入空气，在紫光灯下照射4小时。所述制备的二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱外观形貌完好，具有较好的机械强度，催化效率高，所述光催化处理方法能够有效降解染料废水，循环利用二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱，解决染料污水处理及回用的问题，在染料废水的处理中具有较高的实用价值。
权利要求书
1.一种二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
取无水乙醇，加入聚乙二醇，依次滴加浓硝酸、正硅酸乙酯、钛酸四异丙酯、冰醋酸， 于室温下磁力搅拌，得到混合的溶胶;
将所述混合的溶胶置于水浴锅中陈化，得到凝胶;
将所述凝胶放入尿素中，置于反应釜中反应，然后在真空干燥箱中干燥，最后放入马弗 炉中煅烧，冷却后取出，得到二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备方法，其特征 在于，所述磁力搅拌的时间为1小时;所述水浴陈化的时间为24小时，温度为20摄氏度; 所述尿素的浓度为0.5摩尔每升;所述反应釜中反应的时间为10小时，温度为120摄氏度; 所述真空干燥箱中干燥的时间为10小时，温度为60摄氏度。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备方法，其特征 在于，所述马弗炉中煅烧的具体步骤如下：
马弗炉温度先由30摄氏度上升至120摄氏度，再由120摄氏度上升至500摄氏度，两个 升温阶段用时均为2小时，最后保持500摄氏度煅烧5小时。
4.一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，操作步骤如下:取染料废水于光催化 容器中，加入二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱作为光催化剂，通冷凝水并鼔入空气，置于 紫光灯下照射。
5.根据权利要求4所述的一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，所述二氧化硅 -二氧化钛复合材料整体柱制备步骤如下：
取无水乙醇，加入聚乙二醇，依次滴加浓硝酸、正硅酸乙酯、钛酸四异丙酯、冰醋酸， 于室温下磁力搅拌，得到混合的溶胶;
将所述混合的溶胶置于水浴锅中陈化，得到凝胶;
将所述凝胶放入尿素水溶液中，置于反应釜中反应，然后在真空干燥箱中干燥，最后放 入马弗炉中煅烧，冷却后取出，得到二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱。
6.根据权利要求5所述的一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，所述磁力搅拌 的时间为1小时;所述水浴陈化的时间为24小时，温度为20摄氏度;所述尿素的浓度为0.5 摩尔每升;所述反应釜中反应的时间为10小时，温度为120摄氏度;所述真空干燥箱中干燥 的时间为10小时，温度为60摄氏度。
7.根据权利要求6所述的一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，所述马弗炉中 煅烧的具体步骤如下：
马弗炉温度先由30摄氏度上升至120摄氏度，再由120摄氏度上升至500摄氏度，两个 升温阶段用时均为2小时，最后保持500摄氏度煅烧5小时。
8.根据权利要求7所述的一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，所述染料废水 的pH值等于7。
9.根据权利要求4所述的一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，所述的二氧化 硅-二氧化钛复合材料整体柱投加量为15.64克每升。
10.根据权利要求4所述的一种染料废水的光催化处理方法，其特征在于，所述在紫光 灯照射下的降解时间为4小时。
说明书
一种染料废水的光催化处理方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种染料废水的光催化降解处理方法。尤其涉及利 用二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱降解染料废水。
背景技术
随着染料与印染工业的发展，染料废水已成为主要的水体污染源之一。染料废水成分复 杂、有机物含量大、色度深，对水环境的危害日益严重。染料废水进入自然水体后，不但影 响自然水体的水质，而且会引起水体色泽污染，冲击人类与动物的视觉系统，降低水体中光 的透过性，影响水生植物的光合作用，导致水体生态系统恶化。
人工合成的染料是染料废水中的重要污染物，通常含有复杂的芳香环结构，具有难降解 物质多、有机成分复杂、毒性大、脱色困难等特点。
目前染料废水的处理方法主要有吸附法、膜分离法、混凝法、氧化法和生物法等。吸附 法易受水中悬浮物、高分子污染物、油脂等物质的影响，且吸附剂用量大。活性炭是研究最 多的吸附剂，具有能耗低，效率高的优点，但是价格较贵，再生比较困难，难以规模化应用。 膜分离法主要分为电渗析法、反渗透法、纳滤法、超滤法，以及其他组合工艺，特点为效率 高、占地小，但投资和运行费用高，产生大量难处理浓水，同时膜易结垢堵塞，需要高水平 的预处理和定期的化学清洗。混凝法技术成熟、工艺流程简单，但费用较高，混渣量多，脱 水困难，对溶解性物质的去除率较低。氧化法成本高，常用氧化剂常表现出氧化能力差、存 在选择性氧化等缺点;生物法运行成本低，但微生物很难适应染料废水水质波动大、种类多、 毒性高的特点。因此，开发新型染料废水处理技术具有非常重要的理论与现实意义。
光催化材料是一类具有光催化活性、能在紫外光甚至可见光照射下降解各类化学物质或 杀灭细菌的半导体材料。与其他半导体光催化剂相比，TiO2具有无毒，化学性质稳定，带隙 能高(达3.2电子伏特)，光催化效果好等优点，是光催化反应中最常用的催化剂。国内关 于纳米二氧化钛制备及改性的研究起步较晚，研究方向主要为二氧化钛粉体、涂层的光催化 活性，目前未见将二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱应用于染料废水处理的研究。
发明内容
本发明的目的之一是为解决染料废水的处理难题，提供一种处理染料废水的光催化处理 方法，即一种利用二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱处理染料废水的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备方法，制备 步骤如下：
取无水乙醇，加入聚乙二醇，依次滴加浓硝酸、正硅酸乙酯、钛酸四异丙酯、冰醋酸， 于室温下磁力搅拌，得到混合的溶胶;
将所述混合的溶胶置于水浴锅中陈化，得到凝胶;
将所述凝胶放入尿素中，置于反应釜中反应，然后在真空干燥箱中干燥，最后放入马弗 炉中煅烧，冷却后取出，得到二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱。
进一步的，所述磁力搅拌的时间为1小时;
进一步的，所述水浴陈化的时间为24小时，温度为20摄氏度;
进一步的，所述尿素的浓度为0.5摩尔每升;
进一步的，所述反应釜中反应的时间为10小时，温度为120摄氏度;
进一步的，所述真空干燥箱中干燥的时间为10小时，温度为60摄氏度;
进一步的，所述马弗炉中煅烧的温度先由30摄氏度上升至120摄氏度，再由120摄氏度 上升至500摄氏度，两个升温阶段用时均为2小时，最后保持500摄氏度煅烧5小时。
本发明还提供一种染料废水的光催化处理方法，操作步骤如下:
取染料废水于光催化容器中，投加上述二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱作为光催化 剂，通冷凝水并鼔入空气，置于紫光灯下照射。
进一步的，所述染料废水的pH值等于7。
进一步的，所述的二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱投加量为15.64克每升。
进一步的，所述在紫光灯照射下的降解时间为4小时。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明优化了二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱的制备条件，制备得到了二氧化 硅-二氧化钛复合材料整体柱;
(2)本发明制备得到的二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱外观形貌完好，无开裂现象， 具有较好的机械强度，内部具有微米级的穿透孔，穿透孔和骨架相互交织成网络结构;所述 二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱继承了二氧化钛催化降解无选择性，无二次污染，条件温 和，操作相对简单，能耗低，效率高的优点，同时结合了固载化材料稳定、回收利用方便的 优良特性，最大化地发挥了二氧化钛的实际应用能力;
(3)本发明将制备得到的二氧化硅-二氧化钛复合材料整体柱应用于染料废水的实际处 理，发现溶液的吸光度迅速下降，随着反应时间的增加，下降的趋势趋缓，可见催化降解效 果良好，4小时可降解完全。