申请日2010.08.24
公开(公告)日2010.12.29
IPC分类号B01J21/06; C02F1/32
摘要
本发明公开了一种利用纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法。该方法包括步骤：(1)将纳米二氧化钛水溶胶与有机污染废水按比例混合均匀，调节pH值，产生絮凝物，溶液变混浊，离心分离;(2)将预处理过的有机污染废水再次与纳米二氧化钛水溶胶按比例混合均匀，调节pH值，鼓入空气并保持搅拌，用光源照射;(3)将光催化处理后的废水离心分离。本方法通过絮凝、离心对废水进行预处理，除去水中的不溶性颗粒杂质;再通过光催化方法进行处理，废水中可溶性有机污染物质的降解效果良好，由于纳米二氧化钛胶体光催化剂生产成本低，不需回收，操作工艺大大简化。
权利要求书
1.一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)将纳米二氧化钛水溶胶与有机污染废水按照1∶10000～5∶10000的体积比混合均匀，调节pH值至2～5，产生絮凝物，溶液变混浊，离心分离，得到预处理过的有机污染废水;
(2)将步骤(1)所得预处理过的有机污染废水再次与纳米二氧化钛水溶胶按照1∶1500～1∶2000的体积比混合均匀，调节pH值为1～5，鼓入空气并保持搅拌，用光源照射18～48小时;
(3)将步骤(2)所得光催化处理后的废水离心分离。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于：所述有机污染废水为造纸废水。
3.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于：步骤(1)和(2)所述调节pH值是采用酸或者碱进行调节。
4.根据权利要求3所述的一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于：所述酸为硫酸或硝酸;所述碱为氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于：步骤(2)所述光源为紫外灯光源或日光灯。
6.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述离心分离的转速为3000rpm，离心时间为10min;步骤(3)所述离心分离的转速为3000rpm，离心时间为10min。
7.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述纳米二氧化钛水溶胶的制备按以下操作步骤：
(a)将钛的化合物和乙酐混合，加入非极性溶剂中，所述钛的化合物、乙酐和非极性溶剂的摩尔比为1∶1∶2，在温度80～90℃条件下进行反应，当反应物呈现乳白色后，继续反应0.5～1h，将反应生成物经分离、洗涤、自然风干得到钛氧配合物的混合物粉体;
(b)称取步骤(a)所得混合物粉体于反应器中，加水，加酸，再加入掺杂剂;混合均匀，90℃反应10h，得到纳米二氧化钛溶胶;所述混合物粉体、水、掺杂剂和酸的摩尔比为5∶100∶0.05∶1;
(c)在步骤(b)所得纳米二氧化钛溶胶中加入酸进行絮凝，离心分离得到凝胶体;所述酸的体积占纳米二氧化钛溶胶和酸的总体积的10～15%;
(d)在步骤(c)所得凝胶体中加入2倍凝胶体体积的水，搅拌，离心分离，重复2次，在经过水洗处理的凝胶体中加入20倍凝胶体体积的水得到纳米二氧化钛水溶胶。
8.根据权利要求7所述的一种纳米二氧化钛胶体的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述钛的化合物为异丙醇钛、四丁氧基钛、乙氧基钛、四氯化钛酸钡或三氯化钛;所述非极性溶剂为环己烷、四氯化碳、苯或石油醚。
9.根据权利要求7所述的一种纳米二氧化钛胶体的制备方法，其特征在于：步骤(b)所述酸为浓硝酸、浓盐酸、磷酸或硫酸;所述掺杂剂为硝酸铁。
10.根据权利要求7所述的一种纳米二氧化钛胶体的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述酸为硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。
说明书
一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法
技术领域
本发明属于有机污染废水处理领域，特别涉及一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法。
背景技术
光催化氧化处理有机污染废水的反应只需要光、催化剂和空气，是一种有发展前景的废水处理方法。同时，由于纳米二氧化钛具有稳定、无毒害、易得与光催化效果良好的特性，成为有机污染废水光催化氧化首选的光催化剂。但是二氧化钛的合成成本高，在有机污染废水处理过程中必须进行分离，循环使用。常用的方法有纳米材料微滤膜分离技术和固定化技术。微滤膜分离效率低，难以规模化进行;催化剂固定化技术中催化剂一旦被固定化，其比表面积大为减少，催化效率降低，同时存在催化剂脱落与催化剂中毒的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种纳米二氧化钛胶体光催化处理有机污染废水的方法，包括以下操作步骤：
(1)将纳米二氧化钛水溶胶与有机污染废水按照1∶10000～5∶10000的体积比混合均匀，调节pH值至2～5，产生絮凝物，溶液变混浊，离心分离，得到预处理过的有机污染废水;
(2)将步骤(1)所得预处理过的有机污染废水再次与纳米二氧化钛水溶胶按照1∶1500～1∶2000的体积比混合均匀，调节pH值为1～5，鼓入空气并保持搅拌，用光源照射18～48小时;
(3)将步骤(2)所得光催化处理后的废水离心分离。
所述有机污染废水为造纸废水等有机污染废水。
步骤(1)和(2)所述调节pH值是采用酸或者碱进行调节。所述酸为硫酸或硝酸;所述碱为氢氧化钠。
步骤(2)所述光源为紫外灯光源或日光。
步骤(1)所述离心分离的转速为3000rpm，离心时间为10min;步骤(3)所述离心分离的转速为3000rpm，离心时间为10min。
步骤(1)所述纳米二氧化钛水溶胶的制备按以下操作步骤：
(a)将钛的化合物和乙酐混合，加入非极性溶剂中，所述钛的化合物、乙酐和非极性溶剂的摩尔比为1∶1∶2，在温度80～90℃条件下进行反应，当反应物呈现乳白色后，继续反应0.5～1h，将反应生成物经分离、洗涤、自然风干得到钛氧配合物的混合物粉体;
(b)称取步骤(a)所得混合物粉体于反应器中，加水，加酸，再加入掺杂剂;混合均匀，90℃反应10h，得到纳米二氧化钛溶胶;所述混合物粉体、水、掺杂剂和酸的摩尔比为5∶100∶0.05∶1;
(c)在步骤(b)所得纳米二氧化钛溶胶中加入酸进行絮凝，离心分离得到凝胶体;所述酸的体积占纳米二氧化钛溶胶和酸的总体积的10～15%;
(d)在步骤(c)所得凝胶体中加入2倍凝胶体体积的水，搅拌，离心分离，重复2次，在经过水洗处理的凝胶体中加入20倍凝胶体体积的水得到纳米二氧化钛水溶胶。
步骤(a)所述钛的化合物为异丙醇钛、四丁氧基钛、乙氧基钛、四氯化钛酸钡或三氯化钛;所述非极性溶剂为环己烷、四氯化碳、苯或石油醚。
步骤(b)所述酸为浓硝酸、浓盐酸、磷酸或硫酸;所述掺杂剂为硝酸铁。
步骤(c)所述酸为硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益的效果：本方法通过絮凝、离心对废水进行预处理，除去废水中的不溶性颗粒杂质;再通过光催化方法进行处理，废水中可溶性有机污染物质的降解效果良好;本发明制得的二氧化钛胶体催化剂生产成本低，因此用于有机污染废水处理后可以直接与杂质一起离心除去，不用回收;废水处理过程操作简单，各影响因素易于控制，废水光催化处理效果良好。