CN104492498A - 一种光解水中有机物悬浮催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开光解水中有机物悬浮催化剂及其制备方法，其特征在于该悬浮催化剂按重量百份比由纳米二氧化10-20％、膨胀珍珠岩65-80％、塑料粒子10-15％的组分组成；所述光解水中有机物悬浮催化剂通过称料、粉碎、混匀、熔炼挤压、造粒冷却的制备方法制备成品。本发明的优点：1.悬浮催化剂比重轻，悬浮于水中，有利于水和纳米二氧化钛的直接交流接触；2.由于膨胀珍珠岩颗粒间隙大，有利于水的通过，也有利于光线照射，从而提高了二氧化钛与光和水的接触、反应、催化；3.悬浮催化剂的纳米二氧化钛被固化在膨胀珍珠岩颗粒内，不会流失，能不间断的连续催化反应，不仅大大提高了效率，也降低了运作成本。

Description

一种光解水中有机物悬浮催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理系统的水中有机污染物的降解技术，具体地讲，是涉及一种光解水中有机物悬浮催化剂及其制备方法，广泛应用于饮用水中有机污染物的降解处理。
技术背景
近年来，国内外在水处理行业技术已经发展得十分迅速。但是水中有机物的降解，特别是三氯甲烷等，由于采用氯消毒导致的副产物污染，尚未有良好的措施。而氯消毒后的副产物有麻醉性，低毒，有较强的致癌性。虽然大多数水厂都能达到国家饮用水标准，但是由于其中多数都有累积性，所以怎样降解氯化物的污染是当前自来水饮用水行业的首要难题。
目前，纳米二氧化钛具有光催化剂的功能，但是纳米二氧化钛由于粒子太细，在水处理中无法回收重复利用，同时比重远大于水，易沉淀，与水和光接触面积小，光催化效率低。
发明内容
为了克服以上技术存在的不足，本发明旨在提供一种人工合成、比重小于水(1.0g/cm3)，既具有光催化功能，又能不流失，易收集，可重复使用光解水中有机物悬浮催化剂。
本发明的另一目的在于提供一种通过利用多孔材料吸附、包埋、胶接制备光解水中有机物的悬浮催化剂的制备方法。
本发明解决问题采用的技术方案为：
一种光解水中有机物悬浮催化剂，其特征在于该悬浮催化剂按重量百份比由下列组分组成：
纳米二氧化钛              10-20％，
膨胀珍珠岩                65-80％，
塑料粒子                  10-15％。
根据上述所述的一种光解水中有机物悬浮催化剂，其特征在于该悬浮催化剂按重量百份比由下列组分组成：
纳米二氧化钛               15％，
膨胀珍珠岩                 73％，
塑料粒子                   12％。
一种光解水中有机物悬浮催化剂的制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤如下：
a.称料：按权利要求1所述的按重量百份比称取纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩和塑料粒子原料；
b.粉碎：将纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩和塑料粒子原料各自分别进行充分粉碎：
c.混匀：然后将粉碎料送入混料机中充分混合均匀；
d.熔炼剂压：将混合均匀的混合料送入螺杆式挤压造粒机中加热挤压熔炼，控制温度为100℃-125℃，挤压时间为10-20秒，熔炼后的物料被螺杆挤压成条形；
e.造粒冷却成品：从螺杆式挤压造粒机被螺杆挤压出来的条形物料，经切刀切成颗粒落入水槽冷却，在温度小于60℃的水中冷却2分钟取出即为成品。
本发明的有益效果为：1.悬浮催化剂比重轻，悬浮于水中，有利于水和纳米二氧化钛的直接交流接触；2.由于膨胀珍珠岩颗粒间隙大，有利于水的通过，也有利于光线照射，从而提高了二氧化钛与光和水的接触、反应、催化；3.悬浮催化剂的纳米二氧化钛被固化在膨胀珍珠岩颗粒内，不会流失，能不间断的连续催化反应，不仅大大提高了效率，也降低了运作成本。
附图说明
图1是本发明悬浮催化剂用量对CHCl3光催化氧化的影响图；
图2是CHCl3浓度对其自身光催化氧化的影响图；
图3是光照时间对CHCl3光催化氧化的影响图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下采用具体的实施例加以说明，需要说明的是以下实施例仅仅作为本发明的列举，不应视为本发明保护范围的限制。
实施例1
一种光解水中有机物悬浮催化剂，该悬浮催化剂按重量份比由下列组分组成：
组分 重量百分比(％)
纳米二氧化钛 10
膨胀珍珠岩粉 80
塑料粒子(PE胶粒) 10
一种光解水中有机物悬浮催化剂的制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤如下：
a.称取原料
按上述组分的重量份百分比称取：①粒径小于50nm、二氧化钛含量大于90％的纳米二氧化钛粉1000克，②粒径小于0.5mm，比重小于100kg/m3的膨胀珍珠岩8000克，③熔点小于125℃、粒径0.5mm的塑料粒子(PE粒子)1000克；
b.粉碎
将步骤a称取的膨胀珍珠岩、塑料粒子分别放入粉碎机中逐一进行充分粉碎，使其粒径达到0.5mm以下；
c.混匀
然后将粉碎料和纳米二氧化钛粉一同送入混料机中充分混合均匀；
d.熔炼剂压
将混合均匀的混合料送入螺杆式挤压造粒机中加热挤压熔炼，熔炼温度为120℃，10秒后物料被螺杆挤压机挤出模头并形成条状；
e.造粒冷却成品
从螺杆式挤压造粒机被螺杆挤压出来的成形物料，经切刀切成颗粒落入水槽中冷却，在温度小于60℃的水中冷却2分钟即可捞出晾干为成品。
实施例2
一种光解水中有机物悬浮催化剂，该悬浮催化剂按重量份比由下列组分组成：
组分 重量百分比(％)
纳米二氧化钛 15
膨胀珍珠岩粉 73
塑料粒子(PE胶粒) 12
一种光解水中有机物悬浮催化剂的制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤如下：
a.称取原料
按上述组分的重量份百分比称取：①粒径小于50nm、二氧化钛含量大于90％的纳米二氧化钛粉300克，②粒径小于0.5mm，比重小于100kg/m3的膨胀珍珠岩1460克，③熔点小于125℃、粒径1.5mm的塑料粒子(PE粒子)240克；
b.粉碎
将膨胀珍珠岩、塑料粒子分别放入粉碎机中逐一进行充分粉碎，使其粒径达到0.5mm以下；
c.混匀
然后将粉碎料和纳米二氧化钛粉一同送入混料机中充分混合均匀；
d.熔炼剂压
将混合均匀的混合料送入螺杆式挤压造粒机中加热挤压熔炼，熔炼温度为125℃，20秒后物料被螺杆挤压机挤出模头并形成条状；
e.造粒冷却成品
从螺杆式挤压造粒机被螺杆挤压出来的成形物料，经切刀切成颗粒落入水槽中冷却，在温度小于60℃的水中冷却2分钟即可捞出晾干为成品。
实施例3
一种光解水中有机物悬浮催化剂，该悬浮催化剂按重量份比由下列组分组成：
组分 重量百分比(％)
纳米二氧化钛 20
膨胀珍珠岩粉 60
塑料粒子(PE胶粒) 15
一种光解水中有机物悬浮催化剂的制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤如下：
a.称取原料
按上述组分的重量份百分比称取：①粒径小于50nm、二氧化钛含量大于90％的纳米二氧化钛粉400克，②粒径小于0.5mm，比重小于100kg/m3的膨胀珍珠岩1300克，③熔点小于125℃、粒径3.0mm的塑料粒子(PE粒子)300克；
b.粉碎
将膨胀珍珠岩、塑料粒子分别放入粉碎机中逐一进行充分粉碎，使其粒径达到0.5mm以下；
c.混匀
然后将粉碎料和纳米二氧化钛粉一同送入混料机中充分混合均匀；
d.熔炼剂压
将混合均匀的混合料送入螺杆式挤压造粒机中加热挤压熔炼，熔炼温度为110℃，15秒后物料被螺杆挤压机挤出模头并形成条状；
e.造粒冷却成品
从螺杆式挤压造粒机被螺杆挤压出来的成形物料，经切刀切成颗粒落入水槽中冷却，在温度小于60℃的水中冷却2分钟即可捞出晾干为成品。
实验结果
本发明光解水中有机物悬浮催化剂用量与光催化氧化效果的关系分别见图1、图2和图3。
根据图1所示，本发明悬浮催化剂用量对CHCl3光催化氧化的影响，c(CHCl3)＝80μg/L，t＝1.5h，当悬浮催化剂的总体积在容器中(水体中)的比例越大(30％以内)效果越好。
根据图2所示，CHCl3浓度对其自身光催化氧化的影响，m(cat)＝100mg，Vsol＝5ml，t＝1.5h；以三氯甲烷(CHCl3)为代表：水中浓度80μg/L以内时，三氯甲烷浓度越高光解氧化效率越高。
根据图3所示，光照时间对CHCl3光催化氧化的影响，m(cat)＝100mg，c(CHCl3)＝80μg/L，，光催化反应时间为1.5小时内时，时间越长效果越好。
由图1、图2和图3可知，最经济的光催化降解水中有机物按照常规水中有机物浓度：以浓度为80μg/L三氯甲烷为例，最优反应时间为60分钟，最优催化剂投加量为50mg/L—70mg/L。
由此可见，本发明的光解水中有机物悬浮催化剂新产品对于饮用水中的相对浓度较低的污染物来说，效果更好。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种光解水中有机物悬浮催化剂，其特征在于该悬浮催化剂按重量百份比由下列组分组成：
纳米二氧化钛  10-20％，
膨胀珍珠岩    65-80％，
塑料粒子      10-15％。
2.根据权利要求1所述光解水中有机物悬浮催化剂，其特征在于该悬浮催化剂按重量百份比由下列组分组成：
纳米二氧化钛  15％，
膨胀珍珠岩    73％，
塑料粒子      12％。
3.一种光解水中有机物悬浮催化剂的制备方法，其特征在于具体制备工艺步骤如下：
a.称料：按权利要求1所述的按重量百份比称取纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩和塑料粒子原料；
b.粉碎：将纳米二氧化钛、膨胀珍珠岩和塑料粒子原料各自分别进行充分粉碎：
c.混匀：然后将粉碎料送入混料机中充分混合均匀；
d.熔炼剂压：将混合均匀的混合料送入螺杆式挤压造粒机中加热挤压熔炼，控制温度为100℃-125℃，挤压时间为10-20秒，熔炼后的物料被螺杆挤压成条形；
e.造粒冷却成品：从螺杆式挤压造粒机被螺杆挤压出来的条形物料，经切刀切成颗粒落入水槽冷却，在温度小于60℃的水中冷却2分钟取出即为成品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1792426A (zh) * 2005-12-21 2006-06-28 南开大学 膨胀珍珠岩负载纳米晶粒二氧化钛光催化剂及制备方法
CN102698759A (zh) * 2012-06-15 2012-10-03 中国矿业大学(北京) 一种膨胀珍珠岩负载纳米TiO2复合光催化材料的制备方法
CN104150587A (zh) * 2014-08-29 2014-11-19 海南甘泉实业有限公司 一种除铁除锰悬浮滤料及其制备方法

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