[发明专利]泡沫玻璃负载的二氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂，尤其是涉及一种泡沫玻璃负载的二氧化钛光催化剂的制备方法。

背景技术

印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3×10⁶～4 ×10⁶m³。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点， 属难处理的工业废水。纳米二氧化钛能够光催化降解有机物，且具有价格低、无毒及化学性 质稳定等优点，因此被广泛应用于降解印染废水的研究(T.Kawahara,Y.Konishi,H.Tada, N.Tohge,J.Nishii,S.Ito,Angew.Chem.Int.Ed.41(2002)2811)。纳米二氧化钛 粉末能够有效降解印染废水中的有机染料，具有很高的光催化活性。但由于纳米二氧化钛在 水中容易发生团聚，使纳米二氧化钛的活性不断下降，而且在后处理过程中纳米二氧化钛不 易从水中分离(J.Liu,M.Dong,S.Zuo,Y.Yu,Appl.ClaySci.43(2009)156)。

一般来说有两种方式可以提高纳米二氧化钛在印染废水中的性能：1)将纳米二氧化钛负 载在活性炭、分子筛、碳纳米管等材料上。这种方法能够有效防止纳米二氧化钛的团聚，但 后处理过程中纳米光催化剂仍不易从水中分离且后处理过程费用较高；2)将纳米二氧化钛负 载在玻璃片或硅片上。这种方法能够避免后处理过程且不会发生团聚现象，但由于光照面积 小及反应活性位少导致光催化效率很低。因此，需要开发出一种能避免后处理工艺、防止纳 米二氧化钛团聚且具有高光催化活性的负载型二氧化钛光催化剂。

ObregónAlfaro报道了先合成银-二氧化钛纳米复合物，然后通过超声技术将银-二氧化 钛纳米复合物的粉末负载在泡沫玻璃上，该负载型催化剂在太阳光照射下能高效光降解有机 染料(S.ObregónAlfaro,V.Rodríguez-González,A.A.Zaldívar-Cadena,S.W.Lee, Catal.Tod.166(2011)166)。然而，银-二氧化钛粉末在泡沫玻璃上分散不均匀且容易脱 落导致光催化活性的下降，这限制了泡沫玻璃负载的银-二氧化钛复合光催化剂的实际应用。 因此，提供一种以废玻璃或垃圾焚烧底灰等固体废弃物为主要原料,以PU泡沫为模板制备开 孔泡沫玻璃，并且以该开孔泡沫玻璃为载体制备负载型二氧化钛光催化剂的方法，不仅能缓 解大量固体废弃物产生的环境压力，提高废玻璃或垃圾焚烧底灰等固体废弃物的利用率及利 用价值，还能够有效治理印染废水，具有较高的社会、环境及经济效益。

发明内容

本发明的目的在于针对目前纳米二氧化钛粉末在印染废水处理过程中发生团聚导致光催 化性能下降以及在后处理过程比较复杂的问题，提供一种泡沫玻璃负载的二氧化钛光催化剂 的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将固体废弃物球磨，得固体废弃物粉末；

2)将水玻璃与步骤1)得到的固体废弃物粉末混合，得粘稠混合物；

3)将开孔PU泡沫浸泡在步骤2)得到的粘稠混合物中；

4)将浸润的PU泡沫取出后干燥，煅烧，得开孔的泡沫玻璃；

5)将步骤4)得到的泡沫玻璃浸泡在过氧化钛配合物水溶液中，使过氧化钛配合物吸附 到泡沫玻璃上；

6)将吸附有过氧化钛配合物的泡沫玻璃取出后干燥，煅烧，即得泡沫玻璃负载的二氧化 钛光催化剂。

在步骤1)中，所述粉末的粒度小于75μm，所述固体废弃物可选自废玻璃、垃圾焚烧底 灰、粉煤灰、矿渣等中的至少一种。

在步骤2)中，所述水玻璃中Na₂SiO₃的质量百分浓度可为30％，水玻璃与固体废弃物粉 末的质量比可为(2∶3)～(3∶2)。

在步骤3)中，所述浸泡的时间可为2～10min。

在步骤4)中，所述干燥的温度可为100℃，干燥的时间可为1～3h；所述煅烧的温度 可为750℃，煅烧的时间可为0.5～1h。