[发明专利]一种含锂废水处理光催化材料及制备和应用方法

说明书

本发明涉及一种含锂废水处理光催化材料及制备和应用方法，光催化材料具有核壳结构，内核是轻质玻璃载体材料，外壳是纳米SiO₂、TiO₂、Sb₂O₅、P₂O₅、Ag₂O、Li₂O热化学反应形成复盐的酸洗产物；光催化材料同时具有锂离子选择吸附功能；光催化材料的质量组成为：TiO₂20%‑30%，Sb₂O₅10%‑15%，P₂O₅2%‑5%，Ag₂O 1%‑3%，Li₂O 0.3%‑0.9%，SiO₂15%‑30%，轻质玻璃载体材料40%‑50%；比重为750‑950kg/m³，比表面积为5‑50m²/g，对模拟油田含锂废水的COD去除率为82%‑92%，锂回收率为80%‑90%，锂吸附容量为2‑5mg/g；由涂覆在轻质玻璃载体材料表面的光催化材料前驱体水溶胶形成凝胶膜，然后在500‑700℃下烧结，进一步用硫酸水溶液浸渍脱锂形成。本发明光催化材料具有锂离子选择吸附功能，不仅能够光催化降解含锂废水中的有机污染物，而且能够回收含锂废水中的锂资源。

技术领域

本发明涉及一种含锂废水处理光催化材料及制备和应用方法，属于光催化材料和环境功能材料领域。

背景技术

在油田开采的各个工艺过程中都会产生大量油田废水，特别是驱油废水的产生量远大于回注用水量，只有将其达标处理才能部分排放或用于灌溉。油田废水中除含有机物、可溶性盐类、重金属、悬浮颗粒等天然的杂质及地层中的各种盐类外，还含有一些用于开采或改变废水特性的化学药剂，油田废水化学需氧量(COD)的低成本降低面临严重挑战。

国内外许多地域的油田废水中锂含量可观，具有经济利用价值，但油田含锂废水中有机污染物含量很高，目前缺少低成本的油田含锂废水处理技术和油田废水中锂资源回收技术。光催化技术可利用太阳光将废水中的有机污染物催化降解为CO₂和H₂O，相比传统的物理方法、化学方法和生物方法更具有应用价值和发展前景。

纳米TiO₂在现有的光催化材料中活性最高，而且具有化学性质稳定和廉价低毒等优势，但纳米TiO₂光催化剂也存在光催化量子效率低，光谱响应范围窄，易凝聚，易失活，在水溶液不易分散和回收困难等不足。因为太阳光谱中可见光占45%，而紫外光仅占 3%-5%，专业人员力图通过掺杂改性等方式扩展纳米TiO₂光催化材料的光谱响应范围，使其在可见光范围内也能够发挥光催化作用。同时还努力通过负载方式提高纳米TiO₂的光催化活性和解决其易凝聚和难回收的问题。高活性可见光催化材料研究开发已被列为重大科学和工程技术问题，受到科技人员的广泛关注。

研究发现过渡金属、稀土元素、半导体氧化物或非金属化合物掺杂，都能够使纳米TiO₂的光吸收范围扩展到可见光区域；活性炭、沸石、分子筛和硅藻土等高比表面积粉体材料都能作为TiO₂光催化材料的载体，增加其对可见光的利用率和提升其光催化性能。