[发明专利]催化降解表面活性剂废水的无机复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料类技术领域，具体涉及一种多孔轻质可循环利用吸附催化降解表面活性剂的无机复合光催化新材料制备方法。

背景技术

表面活性剂是一大类含有机基团的有机物，同时具有亲水基与疏水基。表面活性剂常用作矿物浮选捕收剂、活化剂、调整剂或抑制剂等工业用途。含表面活性剂的废水常用生物法及催化氧化法处理。而到目前为止，各种处理方法从经济性、技术性、实用性和对环境的影响都有一定的缺陷。生物法耗时长且再现性、稳定性差；催化氧化法存在粉末回收、分离等问题，工业化应用困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现状提供一种含有矿物浮选捕收剂、活化剂、调整剂或抑制剂等表面活性剂的废水催化降解用的无机复合材料及其制备方法。该制备方法工艺简单、原料价廉易得、成本低，得到的催化降解表面活性剂废水的无机复合材料降解表面活性剂废水速率快，降解率高。

为实现本发明提出的技术问题，采用的技术方案为：

催化降解表面活性剂废水的无机复合材料，它是由石灰石、硅藻土、膨润土、膨胀石墨和羟甲基纤维素钠(CMC-Na)按照各原料的质量百分比为5％～15％∶30％～50％∶30％～50％∶5％～20％∶5％～25％经混合造粒，在400℃～900℃煅烧得到基体，然后在基体表面复合TiO₂溶胶，再在400℃～900℃焙烧制得的。

催化降解表面活性剂废水的无机复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按石灰石、硅藻土、膨润土、膨胀石墨和羟甲基纤维素钠(CMC-Na)的质量百分比＝5％～15％∶30％～50％∶30％～50％∶5％～20％∶5％～25％，选取原料；(2)将步骤(1)的原料混合均匀，造粒，得到颗粒混合物料；(3)取步骤(2)得到的颗粒混合物料在400℃～900℃的条件下焙烧1～4h，得到基体；(4)在步骤(3)的基体表面复合TiO₂溶胶，复合次数为1～9次，得到TiO₂溶胶复合体；(5)将步骤(4)得到的TiO₂溶胶复合体在400℃～900℃的条件下焙烧1～4h，得到催化降解表面活化剂废水的无机复合材料；

步骤(4)所述复合的具体步骤是：将TiO₂溶胶涂覆到基体表面，经400～900℃焙烧1～4h，在所述基体表面形成TiO₂纳米晶体膜。

按上述方案，步骤(2)所述的基体孔隙率为0.0032mL/g～0.08mL/g、密度为0.98kg/m³～0.90kg/m³。

本发明选用石灰石、硅藻土、膨润土、膨胀石墨和羟甲基纤维素钠(CMC-Na)原料按照特定的重量配比混合，然后中温焙烧活化，得到多孔轻质的基体，再在基体表面复合TiO₂溶胶即得。在焙烧活化过程中：其选用的石灰石经活化焙烧后，会留下大量微孔和介孔，为孔隙率高及比表面积大的基体的产生提供了必要条件；选用的硅藻土经活化焙烧后，依然保留着极好的晶体形貌，作为承载基体材料的硅质结构构架；选用的膨胀石墨经氧化插层，成为相对大层间距的轻质吸附材料，为基体具有密度小于1的特性奠定了基础；选用的膨润土粘结性好，对基体具有大的抗压强度起着非常重要的作用；选用的羟甲基纤维素钠(CMC-Na)作粘结剂，将各矿物组分有机链接为整体，当活化焙烧后，其则挥发留下空洞，这也是基体轻质多孔的重要原因，400℃～900℃焙烧后得到硅酸盐骨架结构并有发达的孔洞的基体，基体上的这些孔洞会造成矿物晶体的缺陷和表面化学健的不饱和性，为基体材料提供了极高的表面化学活性，然后再在基体表面复合TiO₂溶胶，其可结合催化氧化和物理吸附的方法吸附、催化降解表面活性剂废水，即基于该无机复合材料表面对表面活性剂废水中的有机物或染色显色集团的吸附和其表面复合的TiO₂溶胶的催化氧化，从而破坏表面活性剂分子中的有机基团，实现表面活性剂废水的降解。

本发明提供的制备方法可通过改变无机原料组分含量、粒度级配、TiO₂与基体的复合次数、活化焙烧温度来调整材料的孔结构及类型、孔隙率、比表面积、抗压强度等特性，从而提高该无机复合材料降解含表面活性剂废水的降解率。

本发明的有益效果：

(1)本发明工艺简单，成本低，环境友好，制备的催化降解表面活性剂废水的无机复合材料吸附性能优良，催化氧化效率高，其用于含表面活性剂废水的吸附和催化降解，降解率高。