CN112607803A - 一种pp棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，属于建筑供用水处理工艺与除污染技术领域。该方法包括以下步骤：取一定量二氧化钛和聚乙二醇400加入到乙醇溶液中，进行搅拌和超声作用后得到二氧化钛分散液；经氢氧化钠溶液预处理后的PP棉浸入到二氧化钛分散液中，再经超声和搅拌之后移入水热反应釜中进行水热反应；水热反应后的PP棉经洗涤和干燥即可得到PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料。该方法制备过程简单、原料成本低、易于批量生产。PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料具有过滤/光催化氧化功能，同步实现过滤作用和光催化氧化作用，可用于二次供水、建筑雨水、建筑中水、建筑灰水等多种建筑供用水处理与水质保障过程中。
Description
技术领域
一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，属于建筑供用水处理工艺与除污染技术领域。
背景技术
伴随着经济的发展和人口的增长，水污染问题日趋严重，污染物浓度和种类持续增加，已有的水处理技术与工艺已经无法满足各类污染物的去除和降解。近年来，光催化氧化技术迅速发展，使得常规处理技术难以降解的污染物得到高效去除，是最具有发展前景的环境友好型水处理方法之一。
在众多光催化氧化材料中，二氧化钛具有无毒、稳定、低成本和良好的光催化活性等特点，是最有应用前景的水质净化半导体光催化材料之一。目前应用于水处理领域的二氧化钛光催化材料大多数为分散的悬浮形态，存在易流失，难以回收等问题。二氧化钛负载技术在很大程度上提高了光催化氧化过程的效能，有效解决了以上问题。将二氧化钛负载到适宜的载体上，可以显著提高其适用性，扩展其应用范围。
聚丙烯(PP)材料已广泛应用于水处理领域，制备的PP棉滤芯在家用和建筑供用水净化方面有普遍应用，能够有效去除所水中的各种颗粒杂质，具有纳污能力强、更换方便、性质稳定、成本低等特点。但是PP棉对溶解性污染物没有明显的去除作用，除污染功能比较单一。
本发明提出将具有光催化氧化作用的二氧化钛负载在PP棉上，制备出集过滤作用和光催化氧化作用于一体的多功能除污染材料。
发明内容
本发明为一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，制备的多功能除污染材料具有过滤/光催化氧化功能，同步实现PP棉的过滤作用和二氧化钛的光催化氧化作用。
本发明所采用的技术方案如下：
(1)取二氧化钛和聚乙二醇400加入到乙醇水溶液中，在300～500rpm条件下搅拌0.5～1.5h，再进行超声处理0.5～1.0h后得到二氧化钛分散液；
(2)将PP棉置于氢氧化钠溶液中进行预处理后浸入到二氧化钛分散液中，先进行超声作用10～20min，再进行磁力搅拌和浸渍3～5h，之后移入水热反应釜中，在一定温度下反应8～15h；
(3)将水热反应后的PP棉进行干燥如在80℃下干燥5～8h，再进行洗涤和干燥即可得到PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料。
本发明中，步骤(1)中所述二氧化钛粒径为0.01～10μm范围，二氧化钛分散液中二氧化钛浓度为1～15g/L，聚乙二醇400浓度为5～15g/L，乙醇浓度为10～40％；
步骤(2)中氢氧化钠溶液浓度为0.1～1g/L，预处理时间为10～30min；步骤(2)中所述水热反应釜的水温为100～130℃。
二氧化钛的负载量为0.5～5wt％，是负载上的二氧化钛/pp棉的重量。
本发明的有益效果：
(1)同时具有过滤作用和光催化氧化作用，可同步去除水中颗粒污染物和溶解性污染物，提高净水过程的污染物去除效率。
(2)所选用的PP棉和二氧化钛均为成熟的工业产品，原料性能稳定、价格低、制备过程简单、易于批量生产。
(3)适用范围广，可用于多种建筑供用水处理与水质保障过程中，包括二次供水、建筑雨水、建筑中水、建筑灰水等。
附图说明
图1为实施例1多功能除污染材料的扫描电镜图；
图2为实施例1多功能除污染材料的X射线衍射图谱；
图3为实施例1多功能除污染材料的紫外-可见漫反射光谱图；
图4为实施例1多功能除污染材料的除污染效果图。
具体实施方式
通过以下实例对本发明做详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不限于本实施例。
实施例1
称取2g二氧化钛和2g聚乙二醇400加入到200mL的20％乙醇溶液中，在300rpm条件下搅拌1h，再进行超声处理0.5h后得到二氧化钛分散液；将PP棉置于2g/L浓度的氢氧化钠溶液中进行预处理后浸入到二氧化钛分散液中，先进行超声作用10min，再进行磁力搅拌和浸渍3h，之后移入水热反应釜中，在一定120℃下反应8h；将水热反应后的PP棉置于80℃的烘箱中烘干6h，再进行洗涤和干燥，即可得到PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料。PP棉上二氧化钛的负载量为1.57wt％。
图1为PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料的扫描电镜图，可以看到二氧化钛颗粒均匀地附着在PP棉纤维表面。图2为PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料和PP棉的XRD衍射图，与标准XRD卡片(JCPDS no.83-2243)对比可知，负载在PP棉上的二氧化钛为纯锐钛矿相二氧化钛，具有更佳的光反应作用。图3为PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料的紫外-可见漫反射光谱图，可以看到在紫外-可见光照射下具有光吸收能力，可以产生明显的光催化氧化作用。
将PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料放入10mg/L的甲基橙溶液中，采用波长254nm、功率6W的紫外灯照射反应后，得到的甲基橙降解曲线如图4所示，可以看出该多功能除污染材料能够有效降解甲基橙，具有较高的甲基橙降解效能，在反应时间为180min时，甲基橙的去除率达82％。
Claims (6)
1.一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，其特征在于，制备的多功能除污染材料具有过滤/光催化氧化功能，同步实现PP棉的过滤作用和二氧化钛的光催化氧化作用；具体包括以下步骤：
(1)取二氧化钛和聚乙二醇400加入到乙醇水溶液中，在300～500rpm条件下搅拌0.5～1.5h，再进行超声处理0.5～1.0h后得到二氧化钛分散液；
(2)将PP棉置于氢氧化钠溶液中进行预处理后浸入到二氧化钛分散液中，先进行超声作用10～20min，再进行磁力搅拌和浸渍3～5h，之后移入水热反应釜中，在一定温度下反应8～15h；
(3)将水热反应后的PP棉进行干燥如在80℃下干燥5～8h，再进行洗涤和干燥即可得到PP棉负载二氧化钛多功能除污染材料。
2.按照权利要求1所述的一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述二氧化钛粒径为0.01～10μm范围，二氧化钛分散液中二氧化钛浓度为1～15g/L，聚乙二醇400浓度为5～15g/L，乙醇浓度为10～40％。
3.按照权利要求1所述的一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，其特征在于，步骤(2)中氢氧化钠溶液浓度为0.1～1g/L，预处理时间为10～30min；步骤(2)中所述水热反应釜的水温为100～130℃。
4.按照权利要求1所述的一种PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料制备方法，其特征在于，二氧化钛的负载量为0.5～5wt％，是负载上的二氧化钛/pp棉的重量。
5.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材料。
6.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的PP棉负载二氧化钛的多功能除污染材的应用，用于过滤并对污染物进行降解。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210406 |
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