[发明专利]一种用于污水处理的复合光催化剂的制备方法及其产品

说明书

本申请公开了一种用于污水处理的复合光催化剂的制备方法和一种用于污水处理的复合光催化剂，能够将市政污泥制成污泥活性炭与二氧化钛组装为复合光催化剂。该方法包括：1)取市政污水厂的污泥，脱水后经碾碎磨成粉末；2)将所述粉末与活化剂充分混合，其中，将所述粉末与活化剂混合时按照每克所述粉末加入1毫升至9毫升所述活化剂的比例通过超声波混合0.5至3小时；3)对所述粉末与活化剂的混合物进行热解活化并在冷却后进行洗涤、干燥制得污泥活性炭；4)取所述污泥活性炭充分分散于含钛酸丁酯的液相中，然后通过溶胶凝胶法获得具有污泥活性炭‑TiO₂复合材料的凝胶，然后对所述凝胶进行干燥和焙烧，制得含污泥活性炭‑TiO₂复合材料的复合光催化剂。

技术领域

本发明涉及一种用于污水处理的光催化剂，具体涉及一种用于污水处理的复合光催化剂的制备方法和一种用于污水处理的复合光催化剂。

背景技术

光催化反应作为一种新型的环境污染治理技术，通过催化剂吸收光能而生成强氧化剂自由基，由此对有机物分子进行氧化分解，有效实现对有机物的降解去除和矿化，具有良好的资源友好性和环境友好性，应用前景广阔，因此受到了研究者的广泛关注。其中，半导体光催化技术因其具有稳定、无毒、价格低廉、降解彻底且不易造成二次污染等优点而成为当今的研究热点。二氧化钛在氧化能力、光催化活性、稳定性、价格等各方面具有突出优势而处于光化学研究中的核心地位。但纯二氧化钛也存在着禁带宽度较宽和易发生光生电子至空穴对的复合的问题，其光催化性能受到限制，因此有必要针对以上问题进行调整改善，从而提升其光催化性能，推进其再污染处理领域的运用。

另一方面，吸附法是利用具有多孔性的吸附材料对污染物进行分离操作，将污染物富集至吸附材料上，有效从环境中去除从而实现净化的目的。吸附法操作简单且效率高，不易产生二次污染，是当下广泛应用的污水处理技术之一。但传统碳材料具有成本较高，不易回收，且难以降解复杂有机物等缺陷，需要进行更深入的探索以寻求更高效的吸附材料。市政污水厂的副产物污泥中含有大量有机物质，因此具备作为活性炭前驱物的可能性。如果将市政污泥制成污泥活性炭，就可实现对市政污泥的减量化、无害化和资源化的处置，践行“废物利用”和“以废制废”的环保理念。

在本申请申请日之前，尚未发现有人提出将市政污水厂的污泥与二氧化钛光催化剂的改性联系起来，将市政污泥制成污泥活性炭与二氧化钛组装为复合光催化剂。

发明内容

本发明提供了一种用于污水处理的复合光催化剂的制备方法和一种用于污水处理的复合光催化剂，能够将市政污泥制成污泥活性炭与二氧化钛组装为复合光催化剂，既实现对市政污泥的高效利用，又能够实现对污水中大分子有机物出乎意料的去除效果。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于污水处理的复合光催化剂的制备方法，该方法包括：1)取市政污水厂的污泥，脱水后经碾碎磨成粉末，然后干燥备用；2)将所述粉末与活化剂充分混合，其中，将所述粉末与活化剂混合时按照每克所述粉末加入1毫升至9毫升所述活化剂的比例通过超声波混合0.5 至3小时，所述活化剂由浓度为2mol/L至10mol/L的ZnCl₂溶液与质量分数为 20％至40％的稀硫酸溶液按照ZnCl₂溶液与稀硫酸溶液体积比为1:3至9:1的比列配置而成，此外，所述粉末与所述活化剂的关系还包括每克所述粉末对应使用 0.0005mol至0.081mol的ZnCl₂；3)对所述粉末与活化剂的混合物进行热解活化并在冷却后进行洗涤、干燥制得污泥活性炭；4)取所述污泥活性炭按照每克所述污泥活性炭加入14毫升至72毫升的钛酸丁酯的比例充分分散于含钛酸丁酯的液相中，然后通过溶胶凝胶法获得具有污泥活性炭-TiO₂复合材料的凝胶，然后对所述凝胶进行干燥和焙烧，制得含污泥活性炭-TiO₂复合材料的复合光催化剂。

可选的，所述热解活化包括将所述粉末与活化剂的混合物置于100℃至 120℃下保温24小时至60小时，然后以400℃至600℃灼烧0.5小时至2小时。