[发明专利]一种铝基氧化物掺杂二氧化钛及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境化学技术领域，提供了一种铝基氧化物掺杂二氧化钛及其应用。该铝基氧化物掺杂二氧化钛采用以下方法制备：搅拌条件下向待处理水中投加掺杂铝基化合物的钛基盐净水剂，继续搅拌、沉降后获得铝钛基污泥；将铝钛基污泥干燥、粉碎，然后煅烧得到铝基氧化物掺杂的二氧化钛。本发明将富铝钛污泥采用一步煅烧制备铝基氧化物掺杂的二氧化钛，操作方法简单，绿色可行。制得的产品比表面积大、吸附性能好，且光催化性能优异。本发明的铝基氧化物掺杂的二氧化钛在水体的处理中有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种铝基氧化物掺杂二氧化钛及其应用。

背景技术

二氧化钛是光催化技术中常用的催化剂，其适用范围广、降解条件温和；制备简单、成本低，化学性能稳定；对水体中污染物降解比较彻底，能够有效将其矿化为水和二氧化碳，二次污染小，在环境治理和环境修复中占有重要地位。二氧化钛通常采用电化学法、溶剂热法、气相沉积法、液相沉积法、水热法、非水解溶胶-凝胶法、溶胶-凝胶法等制备。市售的二氧化钛P₂₅是在1200℃以上高温、氧气和氢气气氛下水解TiCl₄制得。近年来，许多研究利用半导体复合、离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化等技术对二氧化钛的光催化性能进行强化。

水体中的污染物的去除也常采用吸附的方法进行，但仅靠吸附作用不能将污染物完全去除，只是将污染物从水体中转移到了吸附剂中，将污染物吸附并降解是行之有效的治理策略。传统的吸附剂通常为碳基材料，无法吸附污染物后将其降解，且循环性能差。因此，寻找一种吸附和光催化降解性能良好的催化剂对水环境中污染物的去除具有重要意义。

发明内容

针对缺乏能够同时吸附和降解污染物的吸附剂的问题，本发明提供一种铝基氧化物掺杂的二氧化钛，能够提高吸附和光催化效能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种铝基氧化物掺杂的二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备掺杂铝基化合物的钛基盐净水剂；

（2）搅拌条件下向待处理水中投加（1）中的净水剂，继续搅拌、沉降后获得铝钛基污泥；

（3）将铝钛基污泥干燥、粉碎，然后煅烧得到铝基氧化物掺杂的二氧化钛；

所述煅烧温度为200-1000ºC，煅烧时间为2-12 h，升温速率为5℃/min。

所述掺杂铝基化合物的钛基盐净水剂的制备方法，包括以下步骤：

i）四氯化钛溶液加入到氯化铝溶液中，使Al和Ti的摩尔比为1:1；

ii）加入碳酸钠溶液调节碱化度（OH^-/Al³⁺）为0.5-1.5。

所述待处理水为城市污水处理厂二沉池出水。

所述掺杂铝基化合物的钛基盐净水剂投加量为5-40 mg/L。

步骤（2）中，搅拌是为了防止待处理水中悬浮物沉降进行的快速搅拌；优选的，转速为150-200 r/min。

步骤（2）中，继续搅拌是为了净水剂充分与待处理水接触进行的低速搅拌；优选的，转速为20-50 r/min。

步骤（3）中，干燥温度为100-105℃；粉碎后的粒径为不大于100 μm。

一种上述制备方法获得的铝基氧化物掺杂的二氧化钛。

一种上述铝基氧化物掺杂的二氧化钛在水处理中的应用。

本发明具有以下优点：