CN1131099C - 光催化磁性漂浮微珠及其制备 - Google Patents
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Abstract
一种光催化磁性漂浮微珠及其制备。该光催化磁性漂浮微珠由镍、锌铁氧体纳米材料与一般的玻璃粉末共混熔制成多晶复合体，粉碎后，以氧气--乙炔火焰喷枪，将熔体颗粒的多晶复合磁性粉喷入冷水内制得漂浮于水面的磁性空心玻珠。以该玻珠为载体，表面负载复合TiO2的光催化膜，将膜及载体于500～550温度条件下，保温2～3小时，得光催化磁性漂浮微珠光催化剂，本催化剂用于光催化降解水体表面漂浮型污染物，如石油，其他类油脂，油膜等有机污染，水体水华污染等，并在自然光条件下，由于光敏化处理，仍具有一定TiO2光催化效应，该催化剂工作完毕后，可用磁性收集器回收光催化磁性漂珠，免除二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及磁性材料与一般玻璃料混合加工制成的空心磁性玻璃微珠载体，负载复合TiO2光催化膜的光催化剂的性能及制备。
特别涉及具有磁性、空心漂浮型光催化降解功能的玻璃微珠及其制备工艺。
背景技术
TiO2作为光催化降解有机污染物的主要光催化剂，并具有优异催化降解有机污染的性能，得到世人关注，重点研究及开发。
我们曾开发的悬浮体系麦饭石磁性纳米光催化剂，具有回收方便、性能优异特点、在悬浮体系光催化处理水体有机污染方面起着很大作用。90年代以来，国际上同行们也相继开发了悬浮体系光催化剂负载方法，很多光催化剂也是具有磁性，可以回收重复使用。但是，水系的污染是很复杂的。特别是石油及其他轻质的有机污染膜，因他们漂浮在水面，而广泛应用的悬浮体系光催化剂比重比水大，均会沉入水底，从而无法对水体表面的污染进行光催化。90年代末期，国内外相继开发出漂浮型光催化剂，对水面的油脂污染进行处理，如武汉大学的赵文宽等以火力发电厂粉煤灰中漂珠为载体制备的漂浮型光催化剂，淮北煤炭师范大学陈士夫等制备的TiO2/beads光催化剂，它是采用空心玻璃微珠为载体制备的光催化剂；美国PQ公司生产的空心玻璃微珠现已可批量供应，很多单位将其负载TiO2光催化剂膜作为光催化剂使用。目前日本、美国在这方面应用很广。但是，前期的各国在光催化剂漂浮型研究应用方面有一个问题较难解决，漂浮在水体表面的漂珠及失活催化剂难以回收，特别是释放于广阔的湖泊、海洋处理表面石油污染物后，很难对漂珠进行回收。
发明内容
本发明的目的是针对上述的技术难题，采用材料复合技术，将磁性可回收光催化剂与漂浮负载型光催化剂技术相结合，提出光催化磁性漂浮微珠及其制备方法，该微珠既能发挥漂浮光催化剂对水面污染物的光催化活性，又能实现大面积应用时的方便快捷磁水分离，回收失活催化剂及其载体，降低其对水面的二次污染。
达到本发明目的的一种光催化漂浮微珠，它由磁性材料与一般玻璃制备的磁性空心玻璃微珠载体和表面负载的复合TiO2并光敏化的光催化膜组成。
所述的磁性材料为镍、锌铁氧体、Fe3O4纳米磁性材料。
所述的磁性材料占磁性空心玻璃珠的重量比例为0.1～15％。
所述的复合TiO2光催化膜配比及制备工艺是采用目前国内外通行的光催化膜配方及制备工艺。
本发明的光催化磁性漂浮微珠的制备步骤如下：
1、将清洁的一般玻璃粉与纳米粒度的镍、锌铁氧体材料或Fe3O4纳米磁性材料按要求的重量比例混合均匀，
2、混匀的复合玻璃料置于高温炉内，在温度850～1200℃共烧结为玻璃多晶体后，取出急冷，粉碎，取≤200微米颗粒，
3、以氧气——乙炔火焰喷涂枪或氧气——氢气喷涂枪或氢气——氧气——氮气喷枪在1000～1300℃火焰条件下喷涂多晶复合玻璃体颗粒，在熔滴、急冷条件下制备成磁性空心能漂浮于水面的玻璃微珠，性空心玻
4、按常规的溶胶工艺，在3所得的磁璃微珠载体表面负载2～3层复合TiO2光催化膜，并光敏化，将载体连同光催化负载膜一并送入高温炉内，在500～550℃温度下，保温1～3小时，取出冷却得产品。制备的样品为复合TiO2锐钛型——金红石型光催化膜整个样品即可投入使用。
本发明所用镍、锌铁氧体纳米材料、Fe3O4纳米材料、复合TiO2均为市售品。
本光催化磁性漂浮微珠是负载复合TiO2的光催化磁性空心型玻璃漂浮光催化剂，适于在紫外光或自然光条件下，进行光催化降解，特别适于水体表面油脂污染，水面有机物的处理的光催化降解工作，可磁性快速，经济回收，重复应用，免除二次污染。
具体实施方式：
实施例1
将废玻璃洗净烘干、粉碎为30～250微米(80～360目/吋)细粉，按90％玻璃粉末，10％(重量比)纳米颗粒磁性材料(镍，锌铁)、Fe3O4纳米材料配料，混合均匀，置入高温炉内加温，快速升温到850～1200℃保温2小时，取出炉外快速冷却，即得到磁性玻璃多晶体，将多晶体粉碎为200～30微米(80～360目/吋)备用。
多晶体粉装入氧气——乙炔火焰喷涂枪送粉器内，枪口温度调到1000～1300℃，按常规喷粉工艺，将多晶粉快速通过喷涂火焰高温枪口，直接进入冷却循环水池内，浮在水面的即为空心磁性漂珠，沉入水底的为实心磁性珠，取出样品后磁性分类，干燥，过筛，沉入水底的沉珠干燥后可重新制珠。
以制备完全的磁性空心玻璃微珠为载体，按常规的溶胶工艺，负载复合TiO2并光敏化的光催化膜，负载厚度一般以2～3次即可，负载完毕后，载体及膜共置入高温炉内，在氧化条件下于500～550℃，保温2～3小时，冷却，即制得光催化磁性空心玻璃微珠。
Claims (2)
1、一种光催化漂浮微珠，其特征在于由磁性材料与一般玻璃制备的磁性空心玻璃微珠载体和表面负载的复合TiO2并光敏化的光催化膜组成，所述的磁性材料为镍、锌铁氧体或Fe3O4纳米磁性材料，所述的磁性材料占磁性空心玻璃微珠的重量比例为0.1～15％。
2、权利要求1所述的漂浮微珠的制备方法，其特征在于制备步骤是：
(1)将清洁的一般玻璃粉与纳米粒度的镍、锌铁氧体材料、Fe3O4磁性按要求的重量比例混合均匀，
(2)混匀的复合玻璃料置于高温炉内，在温度850～1200℃共烧结为玻璃多晶体后，取出急冷，粉碎，取≤200微米颗粒，
(3)以氧气——乙炔火焰喷涂枪或氧气——氢气喷涂枪或氢气——氧气——氮气喷枪在1000～1300℃火焰条件下喷涂多晶复合玻璃体颗粒，在熔滴、急冷条件下制备成磁性空心能漂浮于水面的玻璃微珠，
(4)按常规的溶胶工艺，在步骤(3)中所得的磁性空心玻璃微珠载体表面负载2～3层复合TiO2光催化膜，并光敏化，将载体连同光催化负载膜一并送入高温炉内，在500～550℃温度下，保温1～3小时，取出冷却得产品。
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