[发明专利]一种复合材料的制备方法以及在水中光催化消毒的应用

说明书

本发明公开了一种复合材料的制备方法以及在水中光催化消毒的应用。其中，一种光催化复合材料的制备方法，包括原料获取：分别获得纳米级二氧化钛和生物炭；密闭煅烧：将纳米级二氧化钛和生物炭按照3：(3‑16)的质量比进行混合后，再在300‑750℃条件下密闭煅烧获得成品。本发明可以在保证水安全的情况下获得较好致病微生物去除效果，致病微生物去除效率可达到80％以上，甚至可以达到99％以上，效果显著。

技术领域

本发明涉及消毒剂领域，具体涉及一种复合材料的制备方法以及在水中光催化消毒的应用。

背景技术

随着人类社会的发展，人们对于水资源的需求日趋紧张，用水量日益增长，与此同时水污染的问题也在严重威胁着水资源的供需问题，这些都在加剧水危机对人类社会的影响。与生活污水、工业废水等相比，雨水受污染程度更低，人们可接受程度高，因此雨水作为可回收利用的水资源对于缓解水资源危机有着重大的意义。

传统的水处理技术可以有效去除水中悬浮物、有机物以及重金属等污染物质，而对于水中的微生物类污染物如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等，为了达到更好的杀灭效果，通常采用传统的化学消毒方法进行灭杀，如氯消毒等。该类化学消毒方法虽然可杀灭水中致病菌，但会产生消毒副产物(DBPs)，由于DBPs具有较高的毒性，对于雨水回用安全有较高威胁。

光催化的原理是基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。通常情况下，光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。其中，二氧化钛作为最常用的光催化材料，具有高效的催化效率、安全性、物理化学稳定性以及成本较低等特性，可广泛应用于光催化领域。把生物炭作为固定化材料应用于光催化领域来制备复合材料，可以同时具有高效的吸附特性以及光催化特性，而且加入了生物炭有利于固定二氧化钛的活性位点，提高光催化效率；并且生物炭-二氧化钛复合材料的沉降性能相较二氧化钛有了提高，这有利于光催化材料消毒后与水分离回收以及循环使用。

但是，目前公开的生物炭-二氧化钛复合材料，其制备方法通常采用溶胶-凝胶法、沉淀法等，常用作水中有机污染物的去除材料，如果将其直接使用在水中用于去除水中致病微生物，其效果不佳。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，现有技术中无法在保证水安全的情况下获得较好的致病微生物去除效果的缺陷，从而提供一种复合材料的制备方法以及在水中光催化消毒的应用。

一种光催化复合材料的制备方法，包括：

原料获取：分别获得纳米级二氧化钛和生物炭；

密闭煅烧：将纳米级二氧化钛和生物炭按照3：(3-16)的质量比进行混合后，再在300-750℃条件下密闭煅烧获得成品。

所述生物炭的获取过程为：采用生物炭原料在300-750℃的密闭条件下进行碳化处理获得生物炭；优选的，碳化的温度为450-750℃；更优选的为450-550℃。

所述生物炭原料为秸秆粉末，优选为玉米秸秆粉末；

所述生物炭原料进行碳化之前，先采用水进行洗涤、过滤和干燥。

当碳化的升温速度越快，生物炭的收率越低，为了保证生物炭的收率，所述碳化步骤中碳化的升温速度≤10℃/min，为了兼顾生产时间，优选的，所述碳化步骤中碳化的升温速度为10℃/min。

所述生物炭原料的粒径小于60目。

所述纳米级二氧化钛和生物炭的质量比为1：(2-5)；优选为1：(2-4)。

所述密闭煅烧的温度为450-750℃，优选为450-550℃；煅烧的时间为3h。

一种光催化复合材料，其采用上述的制备方法制备得到。