[发明专利]一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

水体的富营养化问题己成为我国乃至全世界最主要环境问题之一，随着全球水体富营养化程度的加剧，有毒有害藻类特别是蓝藻水华的暴发日趋频繁，其造成的环境和经济问题日益引起人们的重视。同时，随着人们对饮用水质量要求的提高，蓝藻水华所带来的藻毒素污染问题也越发引起人们的关注。因此，降低水体富营养化程度，寻求有效的水华及藻毒素污染防治途径势在必行。

光催化技术是利用半导体物质作为光催化剂，实现从光能到化学能转化的技术，因其环境友好和工艺简单等优点而备受青睐，不少研究者将光催化技术应用到藻类水华和有害赤潮的控制上，并取得了一定的成效。光催化技术在灭活藻类的同时可将死亡藻类释放的藻毒素逐步降解为无毒的酸和醛类氧化物，并且本身不引起二次污染；整个处理反应过程操作简便。此外，从节能的角度看，藻类需要光合作用生长繁殖，通常生长在光源充足的地方，而这一特点正好有利于光催化除藻技术在实际应用中的实施。但目前常用的纳米粉体光催化剂处理水中大范围的藻类时存在一些不足，如纳米粉体光催化剂在水中易团聚而沉降导致光利用率不足，以致效率低。此外还存在催化剂难回收、不利于重复利用，甚至造成二次污染等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的光催化剂对蓝藻清除效率高，易回收，无二次污染。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。

优选地，所述膨胀珍珠岩的质量与溴氧化铋纳米花的物质的量和硫化铋纳米线的物质的量比为0.5～1g：1～3mol：0.7mol。

优选地，所述溴氧化铋纳米花的直径为2～3μm。

优选地，所述硫化铋纳米线的直径为20～50nm，所述硫化铋纳米线的长度为100～300nm。

优选地，所述膨胀珍珠岩的粒径为200～250μm，所述膨胀珍珠岩的漂浮率为90～98％。

本发明还提供了上述技术方案所述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将硝酸铋与乙二醇甲醚混合，得到硝酸铋溶液；

将硫脲、溴化钾、乙二醇甲醚和膨胀珍珠岩混合，得到混合料液；

将所述硝酸铋溶液滴加到所述混合料液中，得到悬浮液；

悬浮液发生溶剂热反应，得到抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂。

优选地，所述硝酸铋与硫脲和溴化钾的摩尔比为1：1～3：0.7。

优选地，所述硝酸铋溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，所述滴加的速率为2～4mL/min。

优选地，所述溶剂热反应的温度为120～150℃，所述溶剂热反应的时间为12～24h。

本发明还提供了上述技术方案所述光催化剂或上述技术方案所述制备方法制得的光催化剂在抑制蓝藻中的应用。

本发明提供了一种抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂(EP-Bi₂S₃/BiOBr)，包括膨胀珍珠岩、包裹在所述膨胀珍珠岩外表面的溴氧化铋纳米花和缠绕在所述溴氧化铋纳米花表面的硫化铋纳米线。本发明中，溴氧化铋(BiOBr)具有较高的化学稳定性和优异的可见光光催化活性，硫化铋(Bi₂S₃)具有较大的太阳光吸收系数和优异的光电转换效率，在Bi₂S₃和BiOBr界面形成的异质结能够提高光催化剂的光催化性能；膨胀珍珠岩(EP)是由火山岩在高温下迅速失去水分膨胀而形成的一种泡沫结构，具有很好的漂浮能力，作为催化剂载体，能够得到漂浮型光催化剂，可实现在系统无搅拌或自然光照情况下自动漂浮在水面，最大限度地提高光催化反应中光和O₂的利用率，从而获得较高的光催化效率。并且漂浮型催化剂便于大面积抛洒，易于从水中分离出来，易于拦截和回收，不会造成二次污染，具有实用开发价值。实施例的数据表明，本发明提供的抑制水中蓝藻的漂浮型光催化剂在波长λ≥420nm的模拟太阳光照射下对叶绿素a的去除率为70.21％，且经过一周时间，仍然保持75～85％漂浮率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。