CN108676486B - 一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法 - Google Patents

一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法，包括制备硫掺杂纳米二氧化钛、使用得到的硫掺杂纳米二氧化钛制备改性涂料、制备铝合金微弧氧化薄膜、将得到的改性涂料涂覆在微弧氧化薄膜上等步骤，从而得到所述的纳米涂装结构。本发明提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构具有催化降解效率高、易回收、可循环使用的优点，通过特殊的应用方法，可以重复多次进行循环使用。

Description

一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法
技术领域
本发明涉及污水处理材料技术领域，特别涉及一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法。
背景技术
水资源的过度消耗和环境污染导致水资源短缺成为全球关注的重大问题。特别是在我国水资源地区分布不均衡、水资源相对贫乏的前提下，由于监管等问题，造成了水体资源的污染情况十分严重。水体污染破坏生态环境，危害人体健康，影响国民生机，大大制约了国民经济发展，因此，污水处理和精华是目前亟待解决的一大问题。
影响水体质量的因素主要是水中有机污染物和微生物，其中有机污染物在环境中降解缓慢，滞留时间长，可通过生物放大和食物链的富集输送作用对人体健康造成重大威胁。目前，国内处理含较多有机污染物的废水多以生物法、化学法为主，但去除效果较差，且回收利用难度较高，出水难以稳定达到国家规定的排放标准，有的还会造成二次污染。
光催化氧化进行污水处理是一种可持续发展的新型水处理技术，主要使用的是纳米二氧化钛作为处理剂，具有稳定性好、对人体无毒、成本低等优点。但目前的纯二氧化钛只能吸收紫外光，催化的效率较低，同时粉末状的纳米二氧化钛颗粒细微，在污水中容易凝聚、不易沉降，难以回收再次利用。
发明内容
为解决上述提到的现有技术中纳米二氧化钛存在的催化效率低、易凝聚、难以回收循环使用的问题，本发明提供一种循环使用处理污水的纳米涂装结构及其应用方法，具体技术方案如下：
一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，包括以下制备步骤：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将羟基纤维素加入无水乙醇中，持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入钛酸丁酯，再加入硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，一边搅拌一边加入无水乙醇，得到混合溶液B；
③在搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶用程序升温煅烧，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将聚氨酯树脂、羟乙基纤维素与水混合，搅拌的同时加入分散剂、活性稀释剂，再继续搅拌得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入硫掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌和石墨烯，搅拌得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入流平剂、消泡剂、固化剂，搅拌过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；
②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构。
进一步地，包括以下制备步骤：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将10～15份羟基纤维素加入30～50份无水乙醇中，以900～1100转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入5～10份钛酸丁酯，再加入8～15份硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度20％～25％的盐酸溶液30～50份，一边以120～180转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入20～30份无水乙醇，得到混合溶液B；
③在120～180转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将30～35份聚氨酯树脂、5～10份羟乙基纤维素与30～40份水混合，以800～950转/min的速率搅拌，搅拌的同时加入0.7～1.2份分散剂、2～2.5份活性稀释剂，持续搅拌80～120min得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入20～35份硫掺杂纳米二氧化钛、6～9份纳米氧化锌和9～12份石墨烯，以1800～2200转/min的速率搅拌持续90min～120min得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入1.2～1.5份流平剂、0.5～0.8份消泡剂、15～20份固化剂，以1000～1200转/min的速率搅拌持续50min～60min，过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；所述恒流-脉冲微弧氧化装置的功率为10Kw，所述氧化条件为配置的Na2SiO3为30g/L、NaOH为1.2g/L、C3H8O3为5mL/L的氧化液；
②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构；
其中所述份数为重量份数。
进一步地，所述流平剂为环氧乙烷改性聚二甲基硅氧烷；所述消泡剂为高碳醇消泡剂；所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚；所述分散剂为聚丙烯酸钠盐；所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。
进一步地，所述铝合金薄层的厚度为200～350μm。
进一步地，所述凝胶的干燥处理过程为：将凝胶置于真空干燥箱中，在60℃下干燥36h。
进一步地，所述微弧氧化的工艺为：峰值电流密度15A/dm2，基值为0，占空比为50％，频率100Hz，温度32～35℃，氧化时间为45min。
进一步地，所述铝合金的各成分的质量分数为：11.0％～13.0％Si，1.0％～2.0％Cu，0.4％～1.0％Mg，0.3％～0.9％Mn，Al为余量。
本发明还提供一种如上述任意所述的循环使用处理污水的纳米涂装结构的应用方法，将所述纳米涂装结构铺设在污水中，在对有机及无机污染物充分进行光催化降解、氧化后，将所述的纳米涂装结构取出，干燥后置于140～160℃真空环境下，接入48A/220V直流电，时间为1～3h，之后即可再次循环使用。
本发明提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构具有以下有益效果：
(1)使用硫掺杂纳米二氧化钛。硫元素进入了纳米二氧化钛的晶格中，取代了部分氧原子而形成了TiO2-xSx，从而导致纳米二氧化钛的初始吸收带转移到更低的能级范围，有利于提高纳米二氧化钛的光催化活性，使其在更大的波长范围内发生光电反应。其中，添加的硫的含量应当适当，过少的硫对纳米二氧化钛的初始吸收带的转移影响较小，光催化活性提高不大，若硫过量，则会形成新的复合中心，导致光剩电子和空穴的形成复合，使纳米二氧化钛对光的利用率下降，从而降低了光催化活性。因此，在制备时添加的钛酸丁酯和硫脲的量应保持一定的平衡，才可以最大化硫掺杂纳米二氧化钛的光催化活性。
(2)将硫掺杂纳米二氧化钛制成改性涂料，涂料为透明状，同时在涂料制备的过程中添加入石墨烯和纳米氧化锌，石墨烯具有十分优秀的导电率，在硫掺杂纳米二氧化钛光催化降解的过程中，可以有效地串联起涂层中的各个位置的硫掺杂纳米二氧化钛的电子转移，使形成的空穴量增大，生成超氧自由基和羟基自由基的效率提升，从而大大提升了光催化降解的效率。加入的纳米氧化锌具有散射紫外线的能力，可以充分地使涂层表面的硫掺杂纳米二氧化钛发生光电效应，同时纳米氧化锌在光照射下同样可以会发生光电效应，产生相应的空穴和电子，通过石墨烯的传导加入到纳米二氧化钛电子的转移过程中，从而进一步提高了生成超氧自由基和羟基自由基的效率中，还可以在纳米二氧化钛被消耗时进行补充，延长纳米二氧化钛的单次作用时间。
(3)铝合金薄层在经过微弧氧化之后，在最外层会形成疏松多孔的形貌，粘合至聚四氟乙烯薄膜表面后，可得到表面具有多孔形貌的微弧氧化薄膜，将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料覆盖在微弧氧化薄膜最外层的孔隙中，可以大大增加涂层的表面积，进而增大涂层表面与污水中有机污染物或无机污染物的接触面积，促进光催化降解的效率。
(4)在使用后将纳米涂装结构从水中取出，干燥后进行高温通电处理，即可使硫掺杂纳米二氧化钛恢复活性，从而使其可以重复进行使用。
(5)将硫掺杂纳米二氧化钛制成涂料再覆盖在经过微弧氧化处理的薄膜上，可以对纳米二氧化钛进行固定，解决了粉末状纳米二氧化钛容易聚集的问题，使纳米二氧化钛的回收再次利用难度大大降低。
本发明提供的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，具有催化降解效率高、易回收、可循环使用的优点，配合其应用方法，可实现多次重复循环使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构的示意图。
10 硫掺杂纳米二氧化钛涂层 20 微弧氧化铝合金薄层
30 聚四氟乙烯薄膜
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下为本发明提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构的具体实施方式：
实施例1：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将10份羟基纤维素加入35份无水乙醇中，以1000转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入8份钛酸丁酯，再加入14份硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度20％的盐酸溶液35份，一边以150转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入30份无水乙醇，得到混合溶液B；
③在150转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将30份聚氨酯树脂、6份羟乙基纤维素与35份水混合，以850转/min的速率搅拌，搅拌的同时加入0.8份分散剂、2.2份活性稀释剂，持续搅拌90min得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入25份硫掺杂纳米二氧化钛、6份纳米氧化锌和9份石墨烯，以2000转/min的速率搅拌持续100min得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入1.2份流平剂、0.6份消泡剂、15份固化剂，以1200转/min的速率搅拌持续60min，过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层20；所述恒流-脉冲微弧氧化装置的功率为10Kw，所述氧化条件为配置的Na2SiO3为30g/L、NaOH为1.2g/L、C3H8O3为5mL/L的氧化液；
②将微弧氧化铝合金薄层20粘合至聚四氟乙烯薄膜30表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层10厚度为20μm，即可得到所述的纳米涂装结构。
如图1所示，最终制得的纳米涂装结构为多层结构，最上层为硫掺杂纳米二氧化钛涂层10，中间层为微弧氧化铝合金薄层20，最下层为聚四氟乙烯薄膜30，微弧氧化铝合金薄层20和聚四氟乙烯薄膜30通过粘接剂连接形成微弧氧化薄膜。
其中，所述的铝合金薄层的厚度为200μm，所述微弧氧化工艺的温度为32℃，所述铝合金的成分为11.7％Si，1.2％Cu，0.6％Mg，0.5％Mn，Al为余量。
将制得的纳米涂装结构裁剪为100cm x50cm，放置在150cm x100cm x50cm的处理箱中，加入0.5m3自来水，通过气相色谱-质谱分析仪测量水中的可分析有机物数，在900W/L的光照强度下，经过2h后，通过气相色谱-质谱分析仪测量上层出水的可分析有机物数，具体结果如表1所示：
表1
Figure BDA0001686865300000081
Figure BDA0001686865300000091
实施例2：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将12份羟基纤维素加入32份无水乙醇中，以1000转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入10份钛酸丁酯，再加入15份硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度25％的盐酸溶液40份，一边以150转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入25份无水乙醇，得到混合溶液B；
③在150转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将35份聚氨酯树脂、8份羟乙基纤维素与33份水混合，以850转/min的速率搅拌，搅拌的同时加入0.9份分散剂、2.4份活性稀释剂，持续搅拌90min得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入30份硫掺杂纳米二氧化钛、8份纳米氧化锌和11份石墨烯，以2000转/min的速率搅拌持续100min得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入1.4份流平剂、0.8份消泡剂、18份固化剂，以1200转/min的速率搅拌持续60min，过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层20；所述恒流-脉冲微弧氧化装置的功率为10Kw，所述氧化条件为配置的Na2SiO3为30g/L、NaOH为1.2g/L、C3H8O3为5mL/L的氧化液；
②将微弧氧化铝合金薄层20粘合至聚四氟乙烯薄膜30表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层10厚度为20μm，即可得到所述的纳米涂装结构。
其中，所述的铝合金薄层的厚度为230μm，所述微弧氧化工艺的温度为34℃，所述铝合金的成分为12.1％Si，1.5％Cu，0.8％Mg，0.4％Mn，Al为余量。
将制得的纳米涂装结构裁剪为100cm x50cm，放置在150cm x100cm x50cm的处理箱中，加入0.5m3自来水，通过气相色谱-质谱分析仪测量水中的可分析有机物数，在900W/L的光照强度下，经过2h后，通过气相色谱-质谱分析仪测量上层出水的可分析有机物数，具体结果如表2所示：
表2
Figure BDA0001686865300000101
上述实施例1和实施例2的测试结果表明，在900W/L的光照强度下，经过2h处理后，自来水中有机污染物的去除率在70％以上，具有较为优秀的净水效果。
为了进一步说明本发明的技术方案的效果，提供以下对比例：
对比例1：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将10份羟基纤维素加入35份无水乙醇中，以1000转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入8份钛酸丁酯，再加入14份硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度20％的盐酸溶液35份，一边以150转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入30份无水乙醇，得到混合溶液B；
③在150转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将30份聚氨酯树脂、6份羟乙基纤维素与35份水混合，以850转/min的速率搅拌，搅拌的同时加入0.8份分散剂、2.2份活性稀释剂，持续搅拌90min得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入25份硫掺杂纳米二氧化钛，以2000转/min的速率搅拌持续100min得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入1.2份流平剂、0.6份消泡剂、15份固化剂，以1200转/min的速率搅拌持续60min，过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层20；所述恒流-脉冲微弧氧化装置的功率为10Kw，所述氧化条件为配置的Na2SiO3为30g/L、NaOH为1.2g/L、C3H8O3为5mL/L的氧化液；
②将微弧氧化铝合金薄层20粘合至聚四氟乙烯薄膜30表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层10厚度为20μm，即可得到所述的纳米涂装结构。
其中，所述的铝合金薄层的厚度为200μm，所述微弧氧化工艺的温度为32℃，所述铝合金的成分为11.7％Si，1.2％Cu，0.6％Mg，0.5％Mn，Al为余量。
将制得的纳米涂装结构裁剪为100cm x50cm，放置在150cm x100cm x50cm的处理箱中，加入0.5m3自来水，通过气相色谱-质谱分析仪测量水中的可分析有机物数，在900W/L的光照强度下，经过2h后，通过气相色谱-质谱分析仪测量上层出水的可分析有机物数，具体结果如表3所示：
表3
Figure BDA0001686865300000121
对比例1的制备过程中，未添加有石墨烯和纳米氧化锌，相比实施例1，失去了石墨烯和纳米氧化锌的提高效率的作用，因此光催化降解效率相比实施例1下降了10％左右，说明本发明提供的循环使用处理污水的纳米涂装结构只有在保证技术方案完整的情况下，才能达到最优的技术效果。
以下还提供本发明的循环使用处理污水的纳米涂装结构的应用方法，具体为：
在实施例1的实验条件下，将同一纳米涂装结构的样品，铺设在自来水中2h并持续光照后取出，更换处理箱中的自来水，再将样品铺设在自来水中2h并持续光照后取出，重复10次后，在第10次铺设样品前，先取自来水作为待测自来水样品1，2h后将样品从水中取出，并取最后一次处理的上层出水作为待测水样品1，纳米涂装结构样品在60℃下真空干燥15h后，将样品放入150℃的真空环境下，在样品的一侧接入48A/220V的直流电，通电时间为2h，再在实施例1的实验条件下，将该纳米涂装结构样品铺设在自来水中2h，记该次使用的自来水为待测自来水样品2，持续光照后取上层出水作为待测水样品2。
对待测水样品1和待测水样品2使用气相色谱-质谱分析仪进行有机物测定，结果如表4所示：
表4
项目 可分析有机物数 可分析有机物总量(积分单位)，10<sup>5</sup>
待测自来水样品1 105 256
待测水样品1 91 233
待测自来水样品2 108 249
待测水样品2 33 81
由表4的结果可知，在经过多次光催化降解之后，上述实验中的纳米涂装结构的样品的处理自来水中有机物的能力下降，而在经过干燥及真空环境下通电处理后，其处理净化自来水中有机物的能力恢复到初始水平，说明其在经过处理后，可以实现循环重复使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将羟基纤维素加入无水乙醇中，持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入5～10重量份钛酸丁酯，再加入8～15重量份硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，一边搅拌一边加入无水乙醇，得到混合溶液B；
③在搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶用程序升温煅烧，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将聚氨酯树脂、羟乙基纤维素与水混合，搅拌的同时加入分散剂、活性稀释剂，再继续搅拌得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入硫掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌和石墨烯，搅拌得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入流平剂、消泡剂、固化剂，搅拌过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；
②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构。
2.根据权利要求1所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一、制备硫掺杂纳米二氧化钛
①将10～15份羟基纤维素加入30～50份无水乙醇中，以900～1100转/min的速率持续搅拌，并在搅拌状态下缓慢加入5～10份钛酸丁酯，再加入8～15份硫脲，得到混合溶液A；
②将盐酸溶于去离子水中，制得浓度20%～25%的盐酸溶液30～50份，一边以120～180转/min的速率搅拌一边往盐酸溶液中加入20～30份无水乙醇，得到混合溶液B；
③在120～180转/min的速率搅拌状态下，将混合溶液B缓慢加入混合溶液A中，制得透明溶胶，将透明溶胶陈化得到凝胶，将凝胶进行干燥处理；
④将干燥处理后的凝胶以10℃/min的升温速度煅烧2h，冷却后研磨即可得到所述硫掺杂纳米二氧化钛；
步骤二、制备硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料
①将30～35份聚氨酯树脂、5～10份羟乙基纤维素与30～40份水混合，以800～950 转/min 的速率搅拌，搅拌的同时加入0.7～1.2份分散剂、2～2.5份活性稀释剂，持续搅拌80～120min得到混合物C；
②将混合物C投入研磨机，加入20～35份硫掺杂纳米二氧化钛、6～9份纳米氧化锌和9～12份石墨烯，以 1800～2200 转/min 的速率搅拌持续 90min～120min得到混合物D；
③将混合物D投入搅拌机，加入1.2～1.5份流平剂、0.5～0.8份消泡剂、15～20份固化剂，以 1000～1200 转/min 的速率搅拌持续 50min～60min，过滤得到所述硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料；
步骤三、制备微弧氧化薄膜
①采用恒流-脉冲微弧氧化装置，在氧化条件下对铝合金薄层进行微弧氧化操作制得微弧氧化铝合金薄层；所述恒流-脉冲微弧氧化装置的功率为10Kw，所述氧化条件为配置的Na2SiO3为 30g/L、NaOH 为 1.2 g/L、C3H8O3为5 mL/L 的氧化液；
②将微弧氧化铝合金薄层粘合至聚四氟乙烯薄膜表面，得到微弧氧化薄膜；
步骤四、制备纳米涂装结构
将硫掺杂纳米二氧化钛改性涂料涂覆至微弧氧化薄膜上，控制硫掺杂纳米二氧化钛涂层厚度为20μm～30μm，即可得到所述的纳米涂装结构；
其中所述份为重量份数。
3.根据权利要求2所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于：所述流平剂为环氧乙烷改性聚二甲基硅氧烷；所述消泡剂为高碳醇消泡剂；所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚；所述分散剂为聚丙烯酸钠盐；所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯。
4.根据权利要求2所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于：所述铝合金薄层的厚度为200～350μm。
5.根据权利要求2所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于：所述凝胶的干燥处理过程为：将凝胶置于真空干燥箱中，在60℃下干燥36h。
6.根据权利要求2所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于：所述微弧氧化的工艺为：峰值电流密度15A/dm2，基值为0，占空比为50%，频率100Hz，温度32～35℃，氧化时间为45min。
7.根据权利要求2所述的一种循环使用处理污水的纳米涂装结构，其特征在于：所述铝合金的各组分的质量分数为：11.0%～13.0%Si，1.0%～2.0%Cu，0.4%～1.0%Mg，0.3%～0.9%Mn，Al 为余量。
8.一种如权利要求1～7任一所述的循环使用处理污水的纳米涂装结构的应用方法，其特征在于：将所述纳米涂装结构铺设在污水中，在对有机及无机污染物充分进行光催化降解、氧化后，将所述的纳米涂装结构取出，干燥后置于140～160℃真空环境下，接入48A/220V直流电，时间为1～3h，之后即可再次循环使用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101721985A (zh) * 2008-10-10 2010-06-09 北京化工大学 具有可见光催化活性的硫氮共掺杂二氧化钛的制备方法
CN103949260A (zh) * 2014-05-19 2014-07-30 哈尔滨工业大学 一种铝合金微型甲醇重整室腔体内流道表面催化剂的制备方法
CN104017477A (zh) * 2014-06-12 2014-09-03 张家港市杨舍丝印工艺厂 一种可净化空气的水性涂料及其制备方法
CN107722820A (zh) * 2017-10-27 2018-02-23 桂林市漓江机电制造有限公司 一种抗甲醛的水性环保涂料及其制备方法
CN107715698A (zh) * 2017-11-09 2018-02-23 济南大学 一种用于景观水的净化膜材料的制备方法及所得产品和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101721985A (zh) * 2008-10-10 2010-06-09 北京化工大学 具有可见光催化活性的硫氮共掺杂二氧化钛的制备方法
CN103949260A (zh) * 2014-05-19 2014-07-30 哈尔滨工业大学 一种铝合金微型甲醇重整室腔体内流道表面催化剂的制备方法
CN104017477A (zh) * 2014-06-12 2014-09-03 张家港市杨舍丝印工艺厂 一种可净化空气的水性涂料及其制备方法
CN107722820A (zh) * 2017-10-27 2018-02-23 桂林市漓江机电制造有限公司 一种抗甲醛的水性环保涂料及其制备方法
CN107715698A (zh) * 2017-11-09 2018-02-23 济南大学 一种用于景观水的净化膜材料的制备方法及所得产品和应用

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