[发明专利]一种用于处理有机污水的光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于处理有机污水的光催化剂的制备方法。其采用特定比例的锐钛型纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化钛与板钛矿型纳米二氧化钛三元复配作为光催化成分，并以甲基丙烯酸2‑乙基己酯和邻丙基苯乙烯作为强疏水性的油性功能单体。本发明在聚合反应中后期加入光催化成分，将光催化成分分散在聚合物微球的中外层，同时经冷冻干燥后的聚合物微球具有气凝胶结构，进一步提高了光催化效率。本发明所制备的光催化剂能够应用于实际环境中的有机污水处理过程中，具有优异的光催化效率，且本发明中的光催化剂空间网络结构具有优异的伸缩性，能够多次重复利用。

技术领域

本发明涉及有机污水处理用的光催化剂，具体涉及一种用于处理有机污水的光催化剂的制备方法。

背景技术

随着现代化社会的不断发展，人们向环境中排放的各类污水已逐渐超过了环境的承受能力，进而导致更为严重的污染，影响人们正常的生产生活。光催化技术属于环境污染治理过程中重要的技术之一。

二氧化钛以其良好的耐热性以及化学稳定性，属于光催化技术的重要研究方向。二氧化钛受到光波刺激，会激发电子跃迁，能够形成具有强氧化性的电子空穴，通过与污水中有机物的相互作用，将有机物降解为无毒的小分子物质，从而实现污水处理的目的。

现有技术中已公开将二氧化钛负载二氧化硅气凝胶，所制备的气凝胶具有多孔结构，由于二氧化硅本身具备较好的稳定性，且二氧化硅气凝胶的多孔结构能够提供优异的透光性，因此二氧化钛采用二氧化硅为负载基体，其耐热性和化学稳定性均表现出较优异的性能，具有良好的光催化稳定性。然而二氧化硅气凝胶虽具备大量的孔结构，但在实际环境中，污水中往往含有大量细小而坚硬的杂质，导致二氧化硅气凝胶孔隙极易堵塞，导致二氧化钛无法持续高效地发挥光催化作用，随着使用时间的延长，其催化效率逐渐下降，且难以进行二次利用，导致其无法大规模应用。

现有技术还公开了添加有光催化剂的水性丙烯酸树脂，其以表面附有二氧化钛作为种子，引入表面活性剂和功能单体，制备了可见光催化降解甲醛的水性丙烯酸树脂。该水性丙烯酸树脂被广泛应用于功能涂料领域，能够起到良好的除甲醛效果。但经过实验表明，该方案中所用单体均为水性单体，且其在反应开始阶段便以二氧化钛作为种子，通过丙烯酸类单体的聚合，形成以二氧化钛为核心的核壳结构，对二氧化钛形成一定的包覆效应，不利于光催化反应的进行，导致光催化效率大大降低，且水性丙烯酸树脂具有大量亲水性羧基、短链酯基，该水性丙烯酸树脂微球长时间置于水中，容易发生结构坍塌，尚无法用于实际环境中有机污水的处理。

发明内容

为了克服上述缺陷，改善二氧化钛在有机污水中的光催化效率，本发明一方面提供了一种用于处理有机污水的光催化剂的制备方法，采用特定的三元复合纳米二氧化钛作为光催化成分，并以甲基丙烯酸2-乙基己酯和邻丙基苯乙烯作为强疏水性的油性功能单体，同时特异性地在聚合反应中后期才加入光催化成分，避免了二氧化钛被包覆在聚合物的核心，使其分散于聚合物微球的中外层，大大提高了光催化效率。

具体地，本发明一方面公开了一种用于处理有机污水的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备纳米二氧化钛悬浊液：将纳米二氧化钛分散于蒸馏水中，加入十二烷基苯磺酸钠，并置于40-60℃的水浴中超声分散0.5-2小时，形成纳米二氧化钛悬浊液，备用；所述悬浊液中纳米二氧化钛的重量百分数为15%-20%；

（2）以重量份计，取50-60份的甲基丙烯酸2-乙基己酯、2-10份的邻丙基苯乙烯、1-5份的引发剂、2-3份交联剂、2-5份分散剂、200-350份去离子水置于三口烧瓶中，混合均匀；

（3）将步骤（2）中的混合物加热至50-65℃进行预聚合反应2-3小时，之后升温至70-80℃继续反应1-2小时，然后向反应体系中加入步骤（1）中制备的悬浊液，继续升温至85-90℃反应3-4小时，终止反应；

（4）将步骤（3）中的反应产物用无水乙醇清洗，并冷冻干燥，得到具有疏水气凝胶结构的光催化剂；