一種光觸媒活性炭浮珠及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及活性炭領域，具體涉及一種光觸媒活性炭浮珠及其制備方法。本發明通過在真空微波環境中，用霧化偶聯劑噴涂處理活性炭顆粒，然后在摻銀納米二氧化鈦溶液中浸泡，使活性炭顆粒接枝納米二氧化鈦，經干燥處理后得到光觸媒活性炭浮珠。通過摻銀納米二氧化鈦接枝在活性炭浮珠上，使活性炭浮珠在可見光下具有光催化分解有機物的功能，而且兼具優異的吸附能力。本發明的制備方法簡單，制備成本低，制得的光觸媒活性炭浮珠性能優異，對促進污水領域的應用發展具有重要意義。
【專利說明】
一種光觸媒活性炭浮珠及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及污水處理領域，具體涉及一種光觸媒活性炭浮珠及其制備方法。
【背景技術】
[0002]顆粒活性炭在水質凈化、空氣凈化、廢氣、廢水治理等應用吸附飽和后無法繼續工作。一般的處理方法為再生或者更換原材料。這樣會造成使用上的不便以及使用成本的大幅上升。而如果顆粒活性炭具有吸附有機物，同時在可見光照射下進行分解吸附的有機物的功能，那么顆粒活性炭的吸附功能將永遠不飽和，能持續地進行有機廢物、有機廢氣的吸附工作。
[0003]中國專利公開號CN105597805A公開了鐵、氮摻雜二氧化鈦負載碳纖維復合光催化劑及其制備方法，該發明利用溶膠凝膠及浸漬方法制備鐵、氮共摻雜T12負載碳纖維復合催化劑(簡稱(Fe，N)/Ti02@CF)，通過在催化劑中引入鐵和氮原子，從而在T12的導帶和價帶之間引入雜質能級，降低了催化劑的帶隙能，提高了催化劑的可見光催化性能;利用負載碳纖維(簡稱CF)不僅可以使材料易于回收，增加了催化劑的重復使用性能，而且增加了光生電子的有效迀移，降低了電子空穴的復合幾率，從而提高了催化材料的光量子效率。
[0004]中國專利公開號CN103100378A公開了一種活性炭纖維負載二氧化鈦光催化劑的制備方法，采用氧化改性和均勻沉淀相結合的技術制備二氧化鈦/活性炭纖維光催化劑，主要步驟為:將活性炭纖維，在雙氧水中浸泡I小時后取出，用去離子水沖洗后，在烘箱中干燥4小時后取出待用；以一定摩爾比配制鈦鹽和尿素的混合溶液，均勻攪拌3小時后待用;將處理后的活性纖維珠置于鈦鹽和尿素的混合溶液中，在80°C條件下攪拌5小時，待反應完全后取出活性炭纖維在100°C烘箱中烘干;將烘干的活性炭纖維于氮氣保護下在500°C下焙燒2小時，即得到二氧化鈦/活性炭纖維光催化劑。
[0005]光催化浮珠在國外已有使用，但一般用漂珠作為原料，進行納米二氧化鈦鍍膜后生產而成。但因為漂珠表面比較光滑，比表面積很小，基本不具備吸附能力。因此，本發明提供一種在自然光條件下就具有光催化活性，且使用壽命長，吸附能力強的光觸媒活性炭浮珠及其制備方法，來彌補現有技術的不足。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于解決以上技術問題，提供一種光觸媒活性炭浮珠及其制備方法，通過將摻銀納米二氧化鈦接枝在活性炭浮珠上，使活性炭浮珠在可見光下具有光催化分解有機物功能，而且兼具優異的吸附能力。
[0007]為解決上述問題，本發明采用以下技術方案:
一種光觸媒活性炭浮珠，包括以下原料以重量份計:
活性炭顆粒80-120重量份；
摻銀納米二氧化鈦1.0-10重量份；
偶聯劑5-20重量份。
[0008]進一步地，所述活性炭顆粒為堅果類活性炭顆粒，粒徑為l-3mm，堅硬，在水中長期侵泡不會散。
[0009]進一步地，所述摻銀納米二氧化鈦粒徑為5-10nm，具有自分散且粒子單一分散能力，基本不團聚，用該摻銀納米二氧化鈦所制溶液不分層不沉淀。
[0010]進一步地，所述偶聯劑由15-20重量份的硅烷偶聯劑、8-10重量份的附著力促進劑、70-77重量份的溶劑組成，所述附著力促進劑為改性有機硅化合物，所述溶劑為醇類或脂類溶劑，如甲醇、乙醇、甘油、異丙醇、乙二醇、乙酸乙酯、丁酸丁酯。
[0011 ]上述光觸媒活性炭浮珠的制備方法，包括以下步驟:
(1)將活性炭顆粒在微波真空干燥機中干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶聯劑霧化噴涂處理活性炭顆粒；
(3)將步驟(2)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中干燥至5min內熱失重損失小于0.5%;
(4)將摻銀納米二氧化鈦配制成懸浮液，將步驟(3)得到的活性炭顆粒置于懸浮液中，浸泡0.5-5h，然后過濾；
(5)將步驟(4)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中干燥至含水量小于0.5%，得到光觸媒活性炭浮珠。
[0012]進一步地，所述步驟(I)中干燥溫度為40-100°C，步驟(3)中干燥溫度為80-200°C，步驟(5)中干燥溫度為80-200°C。
[0013]進一步地，所述步驟(5)中懸浮液中摻銀納米二氧化鈦的質量濃度為1.0-10%。
[0014]進一步地，所述步驟(5)中微波真空干燥機的真空度為-0.06—0.08MPa。
[0015]本發明一種光觸媒活性炭浮珠及其制備方法，與現有技術相比，其突出的特點和優異的效果在于:
1.本發明通過將摻銀納米二氧化鈦接枝在活性炭浮珠上，使活性炭浮珠不僅在可見光下具有光催化分解有機物功能，而且兼具優異的吸附能力。
[0016]2.本發明在活性炭浮珠上接枝粒徑為5-10nm的摻銀納米二氧化鈦，接枝牢靠，不易脫落，使用壽命長，能長期有效分解有機物。
[0017]3.本發明的活性炭浮珠置于污水池中，配合曝氣裝置使浮珠上下翻滾，能有效去除污水中有機污染物，降低COD，兼具脫色和除臭的功能；
4.本發明的制備方法簡單，制備成本低，制得的光觸媒活性炭浮珠性能優異，對促進分解有機物的應用發展具有重要意義。
【具體實施方式】
[0018]以下通過【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述方法思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包含在本發明的范圍內。
[0019]實施例1
一種光觸媒活性炭浮珠，原料包括活性炭顆粒120g，粒徑為5-10nm的摻銀二氧化鈦1g，偶聯劑5g，其制備方法如下:
(I)將活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在40°C下干燥至含水量小于0.3%; (2)用偶聯劑霧化噴涂處理活性炭顆粒，所述偶聯劑由15重量份的硅烷偶聯劑、8重量份的改性有機硅化合物、70重量份的甲醇組成；
(3)將步驟(2)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在80°C下干燥至5min內熱失重損失小于0.5%;
(4)將摻銀納米二氧化鈦配制成懸浮液，將步驟(3)得到的活性炭浮珠置于懸浮液中，浸泡5h，然后過濾;所述懸浮液中摻銀納米二氧化鈦的質量濃度為10% ；
(5)將步驟(4)處理得到的活性炭浮珠在真空度為-0.06MPa的微波真空干燥機中，在80°C下干燥至含水量小于0.5%，得到光觸媒活性炭浮珠。
[0020]實施例2
一種光觸媒活性炭浮珠，原料包括活性炭顆粒80g，粒徑為5-10nm的摻銀二氧化鈦Ig，偶聯劑20g，其制備方法如下:
(1)將活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在100°c下干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶聯劑霧化噴涂處理活性炭顆粒，所述偶聯劑由20重量份的硅烷偶聯劑、10重量份的改性有機硅化合物、77重量份的乙酸乙酯組成；
(3)將步驟(2)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在200°C下干燥至5min內熱失重損失小于0.5%;
(4)將摻銀納米二氧化鈦配制成懸浮液，將步驟(3)得到的活性炭顆粒置于懸浮液中，浸泡0.5h，然后過濾;懸浮液中摻銀納米二氧化鈦的質量濃度為1.0%；
(5)將步驟(4)處理得到的活性炭顆粒在真空度為-0.08MPa的微波真空干燥機中，在200 0C下干燥至含水量小于0.5%，得到光觸媒活性炭浮珠。
[0021]實施例3
一種光觸媒活性炭浮珠，原料包括活性炭顆粒100g，粒徑為5-10nm的摻銀二氧化鈦
6.4g，偶聯劑12g，其制備方法如下:
(1)將活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在60°C下干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶聯劑霧化噴涂處理活性炭顆粒，所述偶聯劑由18重量份的硅烷偶聯劑、9重量份的改性有機硅化合物、73重量份的乙醇組成；
(3)將步驟(2)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在140°C下干燥至5min內熱失重損失小于0.5%;
(4)將摻銀納米二氧化鈦配制成懸浮液，將步驟(3)得到的活性炭顆粒置于懸浮液中，浸泡3h，然后過濾;懸浮液中摻銀納米二氧化鈦的質量濃度為6.7%，溶劑為水；
(5)將步驟(4)處理得到的活性炭顆粒在真空度為-0.07MPa的微波真空干燥機中，在160 0C下干燥至含水量小于0.5%，得到光觸媒活性炭浮珠。
[0022]實施例4
一種光觸媒活性炭浮珠，原料包括活性炭顆粒94g，粒徑為5-10nm的摻銀二氧化鈦
3.6g，偶聯劑I Og，其制備方法如下:
(1)將活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在80°C下干燥至含水量小于0.3%;
(2)用偶聯劑霧化噴涂處理活性炭顆粒，所述偶聯劑由18重量份的硅烷偶聯劑、9重量份的改性有機硅化合物、72重量份的異丙醇組成；
(3)將步驟(2)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在150°C下干燥至5min內熱失重損失小于0.5%;
(4)將摻銀納米二氧化鈦配制成懸浮液，將步驟(3)得到的活性炭顆粒置于懸浮液中，浸泡2.5h，然后過濾;懸浮液中摻銀納米二氧化鈦的質量濃度為4.8%，溶劑為水；
(5)將步驟(4)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中，在150°C下干燥至含水量小于0.5%，得到光觸媒活性炭浮珠。
[0023]600mL水中滴入1mL飽和的甲基橙水溶液，作為污染水A，取1g實施例3得到的活性炭浮珠植入其中，用增氧栗作為曝氣裝置不斷骨氣，使活性炭不斷上下翻滾，在自然光條件下做吸附分解實驗，2h完成脫色；脫色完成后持續不斷換入新的污染水A，在換液600次后，活性炭浮珠仍舊能在自然光條件下，在4h內完成甲基橙水溶液脫色。
[0024]綜上，本發明的活性炭浮珠使用壽命長，接枝牢固，能長期有效分解有機物。
【主權項】
1.一種光觸媒活性炭浮珠，其特征在于，包括以下原料以重量份計: 活性炭顆粒80-120重量份； 摻銀納米二氧化鈦1.0-10重量份； 偶聯劑5-20重量份。2.根據權利要求1所述的一種光觸媒活性炭浮珠，其特征在于，所述活性炭顆粒為堅果類活性炭顆粒，粒徑為。3.根據權利要求1所述的一種光觸媒活性炭浮珠，其特征在于，所述摻銀納米二氧化鈦粒徑為5-10nm。4.根據權利要求1所述的一種光觸媒活性炭浮珠，其特征在于，所述偶聯劑由15-20重量份的硅烷偶聯劑、8-10重量份的附著力促進劑、70-77重量份的溶劑組成，所述附著力促進劑為改性有機硅化合物，所述溶劑為醇類或脂類溶劑。5.—種如權利要求1所述光觸媒活性炭浮珠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將活性炭顆粒在微波真空干燥機中干燥至含水量小于0.3%； (2)用偶聯劑霧化噴涂處理活性炭顆粒； (3)將步驟(2)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中干燥至5min內熱失重損失小于0.5%; (4)將摻銀納米二氧化鈦配制成懸浮液，將步驟(3)得到的活性炭顆粒置于懸浮液中，浸泡0.5-5h，然后過濾； (5)將步驟(4)處理得到的活性炭顆粒在微波真空干燥機中干燥至含水量小于0.5%，得到光觸媒活性炭浮珠。6.根據權利要求5所述的一種光觸媒活性炭浮珠的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中干燥溫度為40-1000C，步驟(3)中干燥溫度為80-200°C，步驟(5)中干燥溫度為80-200Γ。7.根據權利要求5所述的一種光觸媒活性炭浮珠的制備方法，其特征在于:所述步驟(5 )中懸浮液中摻銀納米二氧化鈦的質量濃度為1.0-10%。8.根據權利要求5所述的一種光觸媒活性炭浮珠的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中微波真空干燥機的真空度為-0.06—0.08MPa。
【文檔編號】B01J20/20GK105923695SQ201610549263
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】張愛民
【申請人】成都優納新材料有限公司