CN108102127B - 一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用光催化降解污染物的板材，特别是一种基于光催化原理降解气相或液相污染物的板材的制备方法：以有机玻璃作为载体，有机玻璃上均匀涂满粘结剂，将亚克力粉末喷镀于涂有粘结剂的有机玻璃片上，待有机玻璃片上的粘结剂挥发后，将粘结剂与光催化剂混合涂抹于有机玻璃上，光催化剂负载在板材凹凸不平的表面上，形成利用光催化降解污染物的板材。所制板材可反复多次参与降解实验，且光催化剂活性基本不受影响，因此使用周期长，同时实现了可回收再利用，减少了净化污染物的成本，易于推广使用。

Description

一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化降解污染物的板材，特别是一种基于光催化原理降解气相或液相污染物的板材。
背景技术
近年来，随着经济的迅速发展，环境中的有机污染越来越受到广泛重视，特别是水中的有机污染日益严重，且污染物成分复杂多样。目前所使用的污染物活性炭吸附治理技术实质上只是将污染物转移，并没有将污染物彻底分解，并且活性炭吸附主要包括物理吸附过程，在净化过程中不可避免会发生净化效率下降、吸附剂需后处理、二次污染等问题。
与传统的治污技术相比，光催化剂对多种污染物都有响应。与常规生物降解污染物技术相比，光催化剂针对难降解持久性有机污染物的处理更有优势。光催化剂降解污染物只需光作为能源就可以促使反应发生，从而大大节约能源。因此，光催化技术将在全球环境保护领域扮演重要角色。
目前已有的利用光催化剂净化水中污染物的中国专利，如CN1853784A（专利名称：一种光催化降解有机污染物的方法及其专用固相光催化），直接在有机污染物的溶液中加入光催化剂，在光照条件下降解有机污染物。而光催化剂粉末粒径太小，直接加入溶液中不易回收，造成材料浪费与二次污染，因而从经济与环保的角度来考虑，回收再利用光催化剂显得十分重要。又如中国专利CN1421396A（专利名称：一种光催化流化床净化有机污染物的方法），虽然提及到了光催化剂的分离回收，但其光催化剂是负载于粒径50微米的聚苯乙烯球上，此负载工艺复杂，且回收难度极高，因此不易推广。
发明内容
本发明的目的是克服光催化剂回收困难以及负载方法复杂的问题，提供一种利用光催化剂降解污染物的板材的制备方法，本发明通过流体喷镀装置在板材上形成丰富的比表面积，最后将光催化剂与粘结剂混合负载在板材表面，以实现光催化剂的有效负载，并提高其负载量。光催化剂负载的板材进行亚甲基蓝降解实验后，负载在载体上的光催化剂仅有极少部分损失，并且光催化剂的催化活性依旧很高，最终降解率达到97%以上。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法：以有机玻璃作为载体，有机玻璃上均匀涂满粘结剂，将亚克力粉末喷镀于涂有粘结剂的有机玻璃片上，待有机玻璃片上的粘结剂挥发后，将粘结剂与光催化剂混合涂抹于有机玻璃上，光催化剂负载在板材凹凸不平的表面上，形成用于光催化降解污染物的板材。
优选的，所述亚克力粉末利用喷镀装置进行喷镀，喷镀装置包括石英玻璃瓶，石英玻璃瓶里放置亚克力粉末；石英玻璃瓶上设有橡胶塞，橡胶塞上设有进气管和出气管，进气管进气口通过管道与气泵相连接；石英玻璃瓶设置在有机玻璃上方。
优选的，所述亚克力粉末粒径小于400微米。
优选的，所述喷镀装置上方设有遮挡盖，遮挡盖为中空无底结构。
优选的，所述石英玻璃瓶通过铁架台设置在有机玻璃上方，进气管底部低于出气管底部。
优选的，所述喷镀过程气流的速度低于20m/s。
优选的，所述有机玻璃上负载的亚克力粉末质量低于负载前有机玻璃片质量的50%。
优选的，所述粘结剂与光催化剂的质量比例为1：0.5- 1：10。
优选的，所述粘结剂为丙酮或氯仿，或二者的混合物，粘结剂对有机玻璃有一定腐蚀溶解作用，从而制备出凹凸不平的有机玻璃表面，并有利于光催化剂在板材上的牢固负载。
优选的，所述光催化剂为纳米级二氧化钛，粒径小于100纳米。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明光催化降解污染物的板材，以有机玻璃作为载体，先估测出气流的最佳速度，以保证在喷涂均匀的基础上，喷涂到有机玻璃板材上的粉末不发生二次喷溅，最佳速度为低于20m/s。同时估测放置有机玻璃片的最佳位置，保证整个有机玻璃片均在喷射扩散角范围内。利用气泵流化瓶中的亚克力粉末，将其喷洒在涂有粘结剂的有机玻璃片上，形成高比表面积的板材，负载的亚克力粉末质量低于负载前有机玻璃片质量的50%。待板材上的粘结剂挥发后，将粘结剂与光催化剂以质量比1：0.5到1：10之间某一比例混合涂抹于板材上，光催化剂负载在板材的凹凸不平的表面上，大幅提高了负载量。
第二，镀有亚克力粉末的有机玻璃具有较强的透光性，适用于光催化的光照条件。
第三，喷镀方法相比于传统喷镀工艺可以增加板材表面上的粗糙度，有利于在单位面积上负载更多的光催化剂，而且提高了有机玻璃与亚克力粉末的结合强度，为光催化剂提供了可牢固结合的载体。
第四，粘结剂易与亚克力和有机玻璃反应，却不与光催化剂反应，且挥发性极强，不会影响光催化剂的活性。
第五，光催化剂为纳米级粉末，在与粘结剂混合涂覆时可较好负载在板材凹凸不平的表面上。
第六，本发明采用流体喷镀法，光催化剂负载均匀牢固，且负载量比普通喷涂法大。所制板材可反复多次参与降解实验，且光催化剂活性基本不受影响，因此使用周期长，减少了净化污染物的成本，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明流体喷镀装置示意图。
图中，1进气管，2出气管，3橡胶塞，4气泵，5石英玻璃瓶，6遮挡盖，7铁架台。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法：利用气泵4从进气口1中鼓风进入石英玻璃瓶5将亚克力粉末流态化，亚克力粉末从出气口2喷洒出，喷镀在涂有粘结剂的有机玻璃片上，，粘结剂对有机玻璃有一定腐蚀溶解作用，从而制备出凹凸不平的有机玻璃表面，并有利于光催化剂在板材上的牢固负载。从出气口2喷出的亚克力粉末遇遮挡盖6而散落下来，有效控制了喷散范围。在喷镀前，应先估测出气流的最佳速度，以及放置有机玻璃片的最佳位置，使得在有机玻璃片上形成高比表面积，然后将光催化剂与粘结剂混合涂覆在板材表面，最后将涂覆均匀的板材置于烘箱中烘干。
下面结合实施例作具体说明。
实施例
以亚甲基蓝溶液作为模拟污染源，对亚甲基蓝做降解实验。调制两杯浓度均为2mg/L的亚甲基蓝溶液，第一组实施粉末态光催化剂降解亚甲基蓝实验，第二组实施本发明的板材光催化降解亚甲基蓝实验。两组实验中光催化剂质量相同。实验结果显示，在前面30min左右的时间内第二组实验亚甲基蓝的降解率已经达到95%，在实验50min后两组降解率趋向一致。因此，可认为光催化剂的降解效率不受本发明负载方式的影响。
尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之列。

Claims (7)

1.一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述制备方法为：以有机玻璃作为载体，有机玻璃上均匀涂满粘结剂，将亚克力粉末喷镀于涂有粘结剂的有机玻璃片上，待有机玻璃片上的粘结剂挥发后，将粘结剂与光催化剂混合涂抹于有机玻璃上，光催化剂负载在板材凹凸不平的表面上，形成利用光催化降解污染物的板材；
所述亚克力粉末利用喷镀装置进行喷镀，喷镀装置包括石英玻璃瓶（5），石英玻璃瓶（5）里放置亚克力粉末；石英玻璃瓶（5）上设有橡胶塞（3），橡胶塞（3）上设有进气管（1）和出气管（2），进气管（1）通过管道与气泵（4）相连接；石英玻璃瓶（5）设置在有机玻璃上方；所述喷镀装置上方设有遮挡盖（6），遮挡盖（6）为中空无底结构；所述粘结剂为丙酮或氯仿，或丙酮与氯仿的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述亚克力粉末粒径小于400微米。
3.根据权利要求2所述的一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述石英玻璃瓶（5）通过铁架台（7）设置在有机玻璃上方，进气管（1）底部低于出气管（2）底部。
4.根据权利要求3所述的一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述喷镀过程气流的速度低于20m/s。
5.根据权利要求4所述的一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述有机玻璃上负载的亚克力粉末质量低于负载前有机玻璃片质量的50%。
6.根据权利要求5所述的一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述粘结剂与光催化剂的质量比例为1：0.5- 1：10。
7.根据权利要求6所述的一种利用光催化降解污染物的板材的制备方法，其特征是，所述光催化剂为纳米级二氧化钛，粒径小于100纳米。
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