CN106944161A - 一种发泡体结构的光催化剂的再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其具体步骤如下：步骤1，将0.05‑0.2mol/L的电解质与少量硫代硫酸钠加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；步骤2，将光催化发泡体放入电极板之间，接通电源进行降解处理；步骤3，将降解后的光催化发泡体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。本发明复活效果佳，再生更为迅速，且无二次污染，符合环保理念。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料再生技术领域，具体涉及一种发泡体结构的光催化剂的再生方法。
背景技术
光催化剂也称之为光触媒，是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。世界上能作为光触媒的材料众多，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。在早期，也曾经较多使用硫化镉和氧化锌作为光触媒材料，但是由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性，故发达国家目前已经很少将它们用作为民用光催化材料，部分工业光催化领域还在使用。
光催化净化技术具有室温深度氧化，二次污染小，运行成本低和可望利用太阳光为反应光源等优点，但是，光催化材料作为光催化净化技术的核心所在，存在失活等问题存在。作为光催化降解有机污染物的核心，光催化材料属于表面接触反应材料，污染物与光催化剂直接接触，形成降解体系的同时，存在污染物带来光催化剂失活的问题。
针对光催化剂再生的方法，目前最为常用的是烧结再生法，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，提供一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其复活效果佳，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：一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.05-0.2mol/L的电解质与少量硫代硫酸钠加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化发泡体放入电极板之间，接通电源进行降解处理；
步骤3，将降解后的光催化发泡体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。
本发明利用带有电解质的电解槽在通电条件下产生的活性物质以及析氧反应产生的气体，对光催化剂表面覆盖的有机污染物进行降解处理，起到良好的有机物降解效果，从而将光催化剂表面释放，达到光催化剂再生的目的；电解质中混合少量的硫代硫酸钠，利用硫代硫酸钠的强氧化性，快速形成降解有机污染物的活性物质，同时硫代硫酸钠在氧化还原反应后得到硫酸钠，可作为电解质材料，不产生污染；超声装置具有良好的清洗效果，能够将发泡体表面残留的盐类去除，防止盐类对光催化材料的堵塞与损害。
作为优选，所述硫代硫酸钠的浓度是电解质的1.5-3.0%。
作为优选，所述电极板采用DSA电极或二氧化铅电极。
针对发泡体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发泡体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，所述再生反应池侧面设置循环泵，所述循环泵连通光催化剂上下两端。
循环泵能够将再生反应池内的液体进行流通，保证光催化剂发泡体内液体的流通，不仅加快有机污染物的溶解，同时也能有效提高电解效率。
作为优选，再生反应池内加入微型超声装置，所述超声频率为0.3-0.5kHz，所述超声装置紧贴发泡体结构的光催化剂。
再生反应池内设置超声装置具有良好的超声分离效果，通过超声的高频率震动，能够将发泡体结构的光催化剂表面的有机污染物脱落，然后在电极板降解作用下快速分解有机物，起到复活的效果，微型超声装置的加入能够在不影响光催化材料负载量的同时，将难降解物质快速分离，保证光催化剂的复活效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过电化学强降解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。
（2）本发明提供的方法能够快速去除污染物，达到复苏的效果，同时电极板之间的离子转移等效应能够对光催化剂起到促进作用，激活光催化剂性能。
（3）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。
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
一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.05mol/L的电解质与少量硫代硫酸钠加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化发泡体放入电极板之间，接通电源进行降解处理；
步骤3，将降解后的光催化发泡体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。
所述硫代硫酸钠的浓度是电解质的1.5%。
所述电极板采用二氧化铅电极。
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。
所属超声温度为80℃，超声频率为1.5kHz。
所述电解质采用氯化钠。
实施例2
一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.2mol/L的电解质与少量硫代硫酸钠加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化发泡体放入电极板之间，接通电源进行降解处理；
步骤3，将降解后的光催化发泡体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。
所述硫代硫酸钠的浓度是电解质的3.0%。
所述电极板采用DSA电极。
所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为60V，所述交流电降解时间为4h。
所属超声温度为120℃，超声频率为5.5kHz。
所述电解质采用氯化钾。
所述再生反应池侧面设置循环泵，所述循环泵连通光催化剂上下两端。
实施例3
一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其具体步骤如下：
步骤1，将0.15mol/L的电解质与少量硫代硫酸钠加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化发泡体放入电极板之间，接通电源进行降解处理；
步骤3，将降解后的光催化发泡体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。
所述硫代硫酸钠的浓度是电解质的2.0%。
所述电极板采用DSA电极。
所述电极板间采用交流电，所述交流电电压为40V，所述交流电降解时间为3h。
所属超声温度为100℃，超声频率为3.5kHz。
所述电解质采用硫酸钠。
所述再生反应池侧面设置循环泵，所述循环泵连通光催化剂上下两端。
再生反应池内加入微型超声装置，所述超声频率为0.4kHz，所述超声装置紧贴发泡体结构的光催化剂。
实施例4
将基底材料为碳化硅的二氧化钛光催化薄膜材料按照实施例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，而热烧结随着孔密度的增加，烧结时间也在变化。
实施例5
将基底材料为碳化硅的二氧化钛光催化薄膜材料按照实施例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2%，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，而热烧结随着孔密度的增加，烧结时间也在变化。
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 (8)
1.一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其特征在于：其具体步骤如下：
步骤1，将0.05-0.2mol/L的电解质与少量硫代硫酸钠加入至再生反应池，并插入电极板，形成电解池结构；
步骤2，将光催化发泡体放入电极板之间，接通电源进行降解处理；
步骤3，将降解后的光催化发泡体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所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其特征在于，所述硫代硫酸钠的浓度是电解质的1.5-3.0%。
3.根据权利要求1所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，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所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，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所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，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所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，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所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其特征在于，所述再生反应池侧面设置循环泵，所述循环泵连通光催化剂上下两端。
8.根据权利要求1所述的一种发泡体结构的光催化剂的再生方法，其特征在于，再生反应池内加入微型超声装置，所述超声频率为0.3-0.5kHz，所述超声装置紧贴发泡体结构的光催化剂。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101455972A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-17 | 大连交通大学 | 纳米氧化锌光催化剂的复苏方法 |
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2017
- 2017-04-28 CN CN201710291455.7A patent/CN106944161A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101455972A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-17 | 大连交通大学 | 纳米氧化锌光催化剂的复苏方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李英柳 等: "光催化剂失活与再生研究进展", 《化学与生物工程》 * |
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