CN106944160A - 一种粉末光催化剂的曝气再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具体步骤如下：步骤1，将0.05‑0.2mol/L的电解质加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；步骤2，将光催化剂放入电极板之间，接通电源进行降解处理，同时通入臭氧气体；步骤3，将降解后的光催化剂放入超声装置内进行超声处理，自然晾干后即可得到复活的光催化剂。本发明具有复活效果，光催化剂的再生更为迅速，且无二次污染，电解质等材料具有重复使用，符合环保理念。

Description

一种粉末光催化剂的曝气再生方法
技术领域
本发明属于催化剂再生技术领域，具体涉及一种粉末光催化剂的曝气再生方法。
背景技术
光催化材料是指通过该材料、在光的作用下发生的光化学反应所需的一类半导体催化剂材料，世界上能作为光催化材料的有很多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。
光触媒是目前国际上最安全和最洁净的环境净化材料，在欧美和日本、韩国等区域广泛运用，美国宇航空间站净化工程、海上油污降解工程和日本公交公司消毒工程均使用光触媒进行处理。
光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
随着光催化技术的研究与应用，光催化材料的失活问题也逐渐成为主要的研究对象，目前采用的烧结再生法，烧结法虽然能够解决了光催化剂失活问题，但是，同时存在光催化材料复活不完全、复活成本高，时间长等问题，同时烧结会带来光催化剂的永久性热失活。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具有复活效果，光催化剂的再生更为迅速，且无二次污染，电解质等材料具有重复使用，符合环保理念。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.05-0.2mol/L的电解质加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化剂放入电极板之间，接通电源进行降解处理，同时通入臭氧气体；
步骤3，将降解后的光催化剂放入超声装置内进行超声处理，自然晾干后即可得到复活的光催化剂。
本发明将电解质放入电极板间形成电解结构，将催化剂表面的有机物进行降解，同时通入臭氧能够该体系中起到引导作用，能够快速氧化还原形成氧气，同时电极反应能够形成活性物质，也能够进行析氧副反应；氧气的加入能够快速反应有机物，起到复活的目的；臭氧气体加入能够起到曝气的效果，能够将粉末曝起，分散在电极板间。
作为优选，所述电极板间设置有紫外灯，所述紫外灯采用365nm的紫外灯。
紫外灯具有激发光催化剂的作用，在紫外灯条件下，光催化剂具有良好的光催化降解效果，同时电解产生的活性物质和氧气与光催化剂进行协同作用，起到良好的降解效果，效率得到稳步提高。
作为优选，所述电极板采用DSA电极或二氧化铅电极。
针对光催化剂表面覆盖的有机污染物具有粘附性能好等优势，通过DSA电极或二氧化铅电极的强氧化性，能够起到快速氧化的效果，同时，针对氧化性能更为强大、电化学势能更佳的BDD电极，DSA电极与二氧化铅电极的性价比更佳。
作为优选，所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为10-60V，所述交流电降解时间为2-4h。
交流电的设置主要作用在于倒电极，通过倒电极能够防止电极板表面的沉积问题，与此同时，交流电能够保证降解区域的均匀，保证光催化剂的材料反应均匀性，全面恢复光催化性能。
作为优选，所属超声温度为80-120℃，超声频率为1.5-5.5kHz。
超声的主要作用是清洗，将经过降解处理后的光催化剂在超声条件下能够将颗粒进行二次清理，同时将粘附性不佳的光催化剂进行处理。
作为优选，所述电解质采用氯化钠、氯化钾、硫酸钠和硫酸钾中的一种或几种。
作为优选，所述臭氧气体采用臭氧含量为20-40%的混合气体，所述混合气体采用臭氧与空气的混合气体。
臭氧虽然具有良好的氧化还原作用，但是本身是一种污染气体，采用20-40%臭氧的混合气体能够将臭氧实时消耗，防止臭氧排放的效果，起到环保的效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的方法具有复活效果，光催化剂的再生更为迅速，且无二次污染，电解质等材料具有重复使用，符合环保理念。
（2）本发明通过电化学强降解效果与臭氧还原氧化效果将光催化剂表面的污染物快速分离降解，起到快速复苏的效果。
（3）本发明采用光催化与电化学的催化效果，起到良好的协同作用，达到快速降解有机物，复苏催化剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.05mol/L的电解质加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化剂放入电极板之间，接通电源进行降解处理，同时通入臭氧气体；
步骤3，将降解后的光催化剂放入超声装置内进行超声处理，自然晾干后即可得到复活的光催化剂。
作为优选，所述电极板间设置有紫外灯，所述紫外灯采用365nm的紫外灯。
作为优选，所述电极板采用DSA电极。
作为优选，所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为10V，所述交流电降解时间为2h。
作为优选，所属超声温度为80℃，超声频率为1.5kHz。
作为优选，所述电解质采用氯化钠。
作为优选，所述臭氧气体采用臭氧含量为20%的混合气体，所述混合气体采用臭氧与空气的混合气体。
实施例2
一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.2mol/L的电解质加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化剂放入电极板之间，接通电源进行降解处理，同时通入臭氧气体；
步骤3，将降解后的光催化剂放入超声装置内进行超声处理，自然晾干后即可得到复活的光催化剂。
作为优选，所述电极板间设置有紫外灯，所述紫外灯采用365nm的紫外灯。
作为优选，所述电极板采用二氧化铅电极。
作为优选，所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为10-60V，所述交流电降解时间为4h。
作为优选，所属超声温度为120℃，超声频率为5.5kHz。
作为优选，所述电解质采用氯化钾。
作为优选，所述臭氧气体采用臭氧含量为40%的混合气体，所述混合气体采用臭氧与空气的混合气体。
实施例3
一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.12mol/L的电解质加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化剂放入电极板之间，接通电源进行降解处理，同时通入臭氧气体；
步骤3，将降解后的光催化剂放入超声装置内进行超声处理，自然晾干后即可得到复活的光催化剂。
作为优选，所述电极板间设置有紫外灯，所述紫外灯采用365nm的紫外灯。
作为优选，所述电极板采用DSA电极。
作为优选，所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为30V，所述交流电降解时间为3h。
作为优选，所属超声温度为90℃，超声频率为2.5kHz。
作为优选，所述电解质采用硫酸钠。
作为优选，所述臭氧气体采用臭氧含量为30%的混合气体，所述混合气体采用臭氧与空气的混合气体。
实施例4
将二氧化钛光催化颗粒按照实施例3的方式进行再生处理，二氧化钛光催化薄膜材料来自于空气净化器。二氧化钛光催化性能采用国家标准GB/T23761-2009《光催化空气净化材料性能测试方法》进行测试。对比例采用高温烧结的方式进行光催化复活。
表1
表2
经过实施例3与对比例之间的比较，可以明确看出，本发明的方法再生后的光催化剂具有良好的恢复效果，性能损失低于1%，大大低于热烧结方法；再生后的光催化剂稳定性高达99%以上，也高于热烧结方法，再生时间只需要4h，且较为稳定。
实施例5
将二氧化钛光催化颗粒按照实施例3的方式进行再生处理，二氧化钛光催化薄膜材料来自于有机废液处理装置。二氧化钛光催化性能采用GB/T23762-2009《光催化材料水溶液体系净化性能测试方法》进行测试。对比例采用高温烧结的方式进行光催化复活。
表3
表4
经过实施例3与对比例之间的比较，可以明确看出，本发明的方法再生后的光催化剂具有良好的恢复效果，性能损失低于1%，大大低于热烧结方法；再生后的光催化剂稳定性高达96%以上，也高于热烧结方法，再生时间只需要4h，且较为稳定。
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.05-0.2mol/L的电解质加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化剂放入电极板之间，接通电源进行降解处理，同时通入臭氧气体；
步骤3，将降解后的光催化剂放入超声装置内进行超声处理，自然晾干后即可得到复活的光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其特征在于，所述电极板间设置有紫外灯，所述紫外灯采用365nm的紫外灯。
3.根据权利要求1所述的一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其特征在于，所述电极板采用DSA电极或二氧化铅电极。
4.根据权利要求1所述的一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其特征在于，所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为10-60V，所述交流电降解时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其特征在于，所属超声温度为80-120℃，超声频率为1.5-5.5kHz。
6.根据权利要求1所述的一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其特征在于，所述电解质采用氯化钠、氯化钾、硫酸钠和硫酸钾中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种粉末光催化剂的曝气再生方法，其特征在于，所述臭氧气体采用臭氧含量为20-40%的混合气体，所述混合气体采用臭氧与空气的混合气体。
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