CN113617344B - 一种用于污水处理的单原子光催化板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于污水处理的单原子光催化板，由单原子光催化剂分散于水中，加入助剂制备成混合乳液，再将混合乳液涂覆于多孔碳化硅基板上而得；所述的单原子光催化剂的添加量为混合乳液重量的1～2％。本发明还公开了该单原子光催化板的制备方法。本发明利用金属单原子的激发效应，有效促进TiO2光生电子和空穴的分离，突破TiO2的禁带宽度限制，拓宽了二氧化钛的光响应范围，实现了二氧化钛可见光响应，使其向可见光谱扩展，增强其对光源的利用率以提高其光催化效率；解决现有技术污水处理过程中光催化效率差的问题。

Description

一种用于污水处理的单原子光催化板及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的单 原子光催化板及其制备方法。
背景技术
随着国民生活质量的提高，国家对于环境治理高度重视，其中对 水体提出了新的挑战，其要求水体洁净包括地表水水质优良(达到或 好于III类)比例、地表水劣Ⅴ类水体比例、地级及以上城市集中式 饮用水水源地水质达标率3个指标，污染性水体治理更显得尤为重要， 污染性水体包括常见的生活污水、城市黑臭水体、水产养殖水等，其中主要污染的原因为COD含量超标、细菌和藻类泛滥，导致水体恶 化；甚至我们认为很干净的景观水、泳池水等娱乐用水也属于污染性 水体，其主要污染源为细菌、病毒等微生物泛滥，所以降低COD、 灭杀细菌及藻类才是污染性水体治理的根本。
目前光催化技术在水处理方法越来越受到重视，其被认为是迄今 为止耗能少、处理方式简单有效地的绿色有机污染物处理技术。目前 市售的光催化板在紫外照射下，细菌总数的杀菌率只能达到 50％～80％之间，一些微小的细菌及顽固细菌杀不死，经过处理的水无法达到使用标准；目前市售光催化板所使用的光催化剂大部分都是 TiO2，其光催化效果不佳，见效慢，常规使用是在紫外灯照射24h～48h， 水体的杀菌率才达到使用标准；同时市售的光催化板在长时间水流冲 刷条件下，催化剂易与基板脱落，导致光催化板使用寿命短，杀菌效 率降低，需要不断更换光催化板来保持合格杀菌效率，增加了使用成本。
单原子技术是由我国提出的一项引领世界前沿发展的顶尖技术， 我国在该技术的研究和应用上也是领跑于世界前列。单原子技术自 2011年提出以来，就迅速发展为科学研究最热门的前沿领域，广泛 地应用在能源、材料、化工、医疗、生物等领域，在科学领域掀起一 股热烈地研究热潮。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于污水处理的单原子光催化剂及 单原子光催化板，解决现有技术污水处理过程中光催化效率差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于污水处理的单原子光催化板，由单原子光催化剂分散于 水中，加入助剂制备成混合乳液，再将混合乳液涂覆于多孔碳化硅基 板上而得；所述的单原子光催化剂的添加量为混合乳液重量的1～2％。
优选地，所述的用于污水处理的单原子光催化剂，由过渡金属以 单原子形式负载于载体上而得；所述的过渡金属为银、铜、铁、锰中 的任意几种；所述的载体为混晶TiO2。
优选地，所述的过渡金属和载体的质量比为1:50～150。
优选地，所述的用于污水处理的单原子光催化剂，制备方法包括 以下步骤：
(1)将载体与过渡金属盐溶液混合，搅拌至载体完全悬浮在溶 液中，超声分散10～50min，然后继续搅拌8～14h，得混合液A；
(2)将碳酸氢钠水溶液加入上述混合液中，调节混合液pH为 8～9，搅拌8～14h，得混合液B；
(3)将除去混合液B中的大部分溶剂，然后干燥，研磨，得固 体物料；
(4)将上述固体物料在氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅烧 结束后冷却至室温，研磨，即得单原子光催化剂。
优选地，所述的搅拌转速为300～800rpm。
优选地，所述的碳酸氢钠水溶液的浓度为0.1mol/L。
优选地，所述的碳酸氢钠水溶液的加入方式为：使用自动定量注 射器，以10μL/滴速度逐滴滴加到步骤1中混合液中。
优选地，所述的分段煅烧包括以下步骤：先以2℃/min升温至 250℃，保持2h；再以3℃/min升温至400℃，保持3h；最后以5℃/min 降温至30℃。
优选地，所述的混合乳液中，按照质量百分比，包括单原子光催 化剂1-2％，有机硅树脂乳液树脂乳液10％；分散助剂2％，粘结助剂 3％，流平剂2％。
本发明还公开一种用于污水处理的单原子光催化板的制备方法， 包括以下步骤：
S1：将单原子催化剂粉末均匀分散于水中，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，搅拌均匀， 然后加入分散助剂，继续搅拌20min后，加入粘结助剂、流平剂，继 续搅拌20min后，得到混合乳液；
S3：将步骤S2制得的混合乳液，涂覆到多孔碳化硅基板上，得 板坯；
S4：将步骤S3的板坯进行分段煅烧固化，即得单原子光催化板。
优选地，根据权利要求7所述的用于污水处理的单原子光催化板， 所述的分段煅烧包括以下步骤：先以2℃/min升温至100℃，保持2h； 再以3℃/min升温至250℃，保持3h；最后以2℃/min降温至30℃。
优选地，所述的涂覆方法为：将混合乳液喷涂在多孔碳化硅基板 上，形成均匀涂层，涂层厚度为0.8～1.2mm；自然晾干，再重复喷涂 2～3次。
优选地，所述的多孔碳化硅基板为碳化硅蜂窝陶瓷板，大小为 100mm*100mm～250mm*250mm，厚度为10mm～30mm，孔径为 10ppi～20ppi。
本发明的有益效果为：
1、本发明单原子光催化板的核心技术是单原子光催化剂，其载 体为德固赛P25，即以混晶TiO2为载体，具有金红石型和锐钛型结合 的不稳定界面，自身可以有效促进光生电子和空穴分离，其光催化活 性比单一晶型TiO2活性高；在此基础上，使用单原子技术使其负载 金属单原子，利用单原子的独特性质，加大光生电子产生、迁移，促 进电子和空穴分离，进一步扩展TiO2可见光吸收范围，有效的增强 其光利用率，提升其光催化性能。本发明将单原子光催化剂以添加剂 的形式涂覆于多孔碳化硅基板上，基板多孔性增加了催化剂与污染物 的接触面积，提升污水处理效率，碳化硅由于化学性能稳定、热膨胀系数小、耐磨性能好，不与单原子光催化剂发生反应，为其提供良好 的光催化场所。
2、本发明将单原子技术和光催化技术结合在一起，其光催化性 能比一般光催化剂高，在均匀掺杂的金属单原子的基础上，利用金属 单原子的激发效应，有效促进TiO2光生电子和空穴的分离，突破TiO2的禁带宽度限制，拓宽了二氧化钛的光响应范围，实现了二氧化钛可 见光响应，使其向可见光谱扩展，增强其对光源的利用率以提高其光 催化效率。
3、本发明的单原子光催化板相较于其他光催化板来说，由于光催化剂效率高，催化剂使用量少，不易脱落，具有成本低、使用寿命 长、所用的单原子催化剂性能优越等优点。
4、本发明的单原子光催化板的原料便宜，合成工艺及制造设备 简单，易操作，成本低，有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明不同光催化板的效果图；
图2为本发明不同光催化板的抗脱落实验结果图；
图3本发明中不同光催化板抗菌实验结果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一、制备单原子光催化剂：
(1)将浓度为1g/L的氯化铜、浓度为2g/L的氯化铁、浓度为 1g/L的氯化锰和浓度为0.5g/L的氯化银水溶液混合均匀，在搅拌条 件下，加入TiO2载体，其中过渡金属和载体的质量比为1:150；在 200rpm条件下搅拌7min，直到TiO2完全悬浮在溶液中，超声50min，使其悬浮均匀，在200rpm条件下继续搅拌14h，充分混合，得混合 液A；
(2)配制0.1mol/L的碳酸氢钠水溶液，使用自动定量注射器， 以10μL/滴速度逐滴滴加到混合液A中，间隔1min测试pH值，调 节溶液pH＝8，继续在200rpm条件下搅拌14h，使其负载均匀，得混 合液B；
(3)用旋转蒸发仪旋蒸除去混合液B中的大部分溶剂，所得产 物放入鼓风干燥箱90℃干燥5h，用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研 磨至粒径为1μm，得固体物料；
(4)将上述固体物料在5％氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅 烧程序为：先以2℃/min升温至250℃，保持2h；在以3℃/min升温 至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃；用行星球磨机(氧 化锆球磨罐)研磨，即得单原子光催化剂。
二、制备单原子光催化板：
S1：将单原子催化剂粉末加入水中，在300rpm转速下搅拌12min， 超声10min，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，在300rpm 转速搅拌均匀，然后加入分散助剂聚丙烯酸钠，继续搅拌10min后， 加入粘结助剂水性聚氨酯1624、流平剂聚二甲基硅氧烷，继续搅拌 10min后，得到混合乳液；所述的混合乳液中，单原子光催化剂的含 量为1％，有机硅树脂乳液树脂乳液含量为12％；分散助剂含量为1％， 粘结助剂含量为3％，流平剂含量为3％；
S3：用压力式喷枪将步骤S2制得的混合乳液喷涂在碳化硅蜂窝 陶瓷板上形成均匀涂层，涂层厚度为0.8mm，自然晾干；再重复涂覆 2次，得板坯；
S4：将步骤S3的板坯放入马弗炉进行煅烧固化，煅烧工序为： 先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃， 保持3h；最后以2℃/min降温至30℃，即得单原子光催化板。
实施例2
一、制备单原子光催化剂：
(1)将浓度为1g/L的氯化铜、浓度为1g/L的氯化锰和浓度为 0.5g/L的氯化银水溶液混合均匀，在搅拌条件下，加入TiO2载体， 其中过渡金属和载体的质量比为1:100；在800rpm条件下搅拌2min， 直到TiO2完全悬浮在溶液中，超声20min，使其悬浮均匀，在800rpm 条件下继续搅拌10h，充分混合，得混合液A；
(2)配制0.1mol/L的碳酸氢钠水溶液，使用自动定量注射器， 以10μL/滴速度逐滴滴加到混合液A中，间隔1min测试pH值，调 节溶液pH＝9，继续在800rpm条件下搅拌10h，使其负载均匀，得混 合液B；
(3)用旋转蒸发仪旋蒸除去混合液B中的大部分溶剂，所得产 物放入鼓风干燥箱70℃干燥10h，用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研 磨至粒径为1μm，得固体物料；
(4)将上述固体物料在5％氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅 烧程序为：先以2℃/min升温至250℃，保持2h；在以3℃/min升温 至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃；用行星球磨机(氧 化锆球磨罐)研磨，即得单原子光催化剂。
二、制备单原子光催化板：
S1：将单原子催化剂粉末加入水中，在800rpm转速下搅拌8min， 超声50min，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，在800rpm 转速下搅拌均匀，然后加入分散助剂聚丙烯酸钠，继续搅拌30min 后，加入粘结助剂水性聚氨酯1624、流平剂聚二甲基硅氧烷，继续 搅拌30min后，得到混合乳液；所述的混合乳液中单原子光催化剂的含量为1.5％，有机硅树脂乳液树脂乳液含量为8％；分散助剂含量为 3％，粘结助剂含量为1％，流平剂含量为1％；
S3：用压力式喷枪将步骤S2制得的混合乳液喷涂在碳化硅蜂窝 陶瓷板上形成均匀涂层，涂层厚度为1.2mm，自然晾干；再重复涂覆 3次，得板坯；
S4：将步骤S3的板坯放入马弗炉进行煅烧固化，煅烧工序为： 先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃， 保持3h；最后以2℃/min降温至30℃，即得单原子光催化板。
实施例3
一、制备单原子光催化剂：
(1)将浓度为1g/L的氯化铜、浓度为2g/L的氯化铁和浓度为 0.5g/L的氯化银水溶液混合均匀，在搅拌条件下，加入TiO2载体， 其中过渡金属和载体的质量比为1:50；在500rpm条件下搅拌5min， 直到TiO2完全悬浮在溶液中，超声30min，使其悬浮均匀，在500rpm 条件下继续搅拌12h，充分混合，得混合液A；
(2)配制0.1mol/L的碳酸氢钠水溶液，使用自动定量注射器， 以10μL/滴速度逐滴滴加到混合液A中，间隔1min测试pH值，调 节溶液pH＝8.5，继续在500rpm条件下搅拌12h，使其负载均匀，得 混合液B；
(3)用旋转蒸发仪旋蒸除去混合液B中的大部分溶剂，所得产 物放入鼓风干燥箱80℃干燥8h，用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研 磨至粒径为1μm，得固体物料；
(4)将上述固体物料在5％氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅 烧程序为：先以2℃/min升温至250℃，保持2h；在以3℃/min升温 至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃；用行星球磨机(氧 化锆球磨罐)研磨，即得单原子光催化剂。
二、制备单原子光催化板：
S1：将单原子催化剂粉末加入水中，500rpm转速下搅拌10min， 超声30min，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，在500rpm 转速下搅拌均匀，然后加入分散助剂聚丙烯酸钠，继续搅拌20min 后，加入粘结助剂水性聚氨酯1624、流平剂聚二甲基硅氧烷，继续 搅拌20min后，得到混合乳液；所述的混合乳液中单原子光催化剂的含量为2％，有机硅树脂乳液树脂乳液含量为10％；分散助剂含量为 2％，粘结助剂含量为5％，流平剂含量为2％；
S3：用压力式喷枪将步骤S2制得的混合乳液喷涂在碳化硅蜂窝 陶瓷板上形成均匀涂层，涂层厚度为0.8mm，自然晾干；再重复涂覆 3次，得板坯；
S4：将步骤S3的板坯放入马弗炉进行煅烧固化，煅烧工序为： 先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃， 保持3h；最后以2℃/min降温至30℃，即得单原子光催化板。
对比例1
一、制备光催化剂：
将德固赛P25用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研磨至粒径为1μm， 得光催化剂。
二、制备单原子光催化板：
与实施例1基本相同，唯有不同的是，将单原子光催化剂替换为 上述步骤一制得的光催化剂。
对比例2
一、制备光催化剂：
将德固赛P25用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研磨至粒径为1μm， 得光催化剂。
二、制备单原子光催化板：
与实施例2基本相同，唯有不同的是，将单原子光催化剂替换为 上述步骤一制得的光催化剂。
对比例3
一、制备光催化剂：
将德固赛P25用行星球磨机(氧化锆球磨罐)研磨至粒径为1μm， 得光催化剂。
二、制备单原子光催化板：
与实施例3基本相同，唯有不同的是，将单原子光催化剂替换为 上述步骤一制得的光催化剂。
对比例4
市售光催化板，所述的市售光催化板为廊坊润和机电设备有限公 司研制的负载二氧化钛光催化剂的碳化硅蜂窝陶瓷板。
性能测试
一、抗菌实验
按照以下方法对实施例1～3的单原子光催化板、对比例1～4的光 催化板进行抗菌实验测试：
1、准备新鲜培养18-24h的细菌(大肠杆菌、产气荚膜梭菌、沙 门氏菌、葡萄球菌)，用10LPBS溶液(0.03mol/L)洗下菌苔配置 成菌悬液，用PBS稀释至所需浓度(用100μL滴于对照样片上，回 收菌数1×104-9×104cfu/片)；
2、分别将各光催化板切割成20㎝*20㎝的方型块，放进一个10L 的锥形瓶中，加入步骤1制得的PBS溶液，使用普通光源照射；
3、将锥形瓶固定于振荡摇床上，以300r/min振摇1h；
4、分别于0时间和振荡1h后，取0.5mL样液，或用PBS做适 当稀释后的样液，以琼脂倾注法接种平皿，在36-37度恒温箱培养 18-24小时后进行菌落计数。
实验重复3次，按公式计算抗菌率：
X＝(A-B)/A×100％
式中：
X——抗菌率，％；
A——被试样品振荡前平均菌落数；
B——被试样品振荡后平均菌落数。
实验结果如3图所示，可见，本发明实施例1～3的单原子光催化 板对大肠杆菌、产气荚膜梭菌、沙门氏菌、葡萄球菌的灭菌率均可达 到99.9％以上；而对比例中，灭菌率最高的对比例3，重复三次实验结果中，最高仅为43.9％；对比例4的市售光催化板重复三次实验结 果中，最高只有25.6％。表明了本专利制备的单原子光催化板比市售 光催化板更具有高效灭杀细菌功效。
二、抗脱落实验
按照以下方法对实施例3单原子光催化板及对比例3、对比例4 的光催化板进行抗脱落实验测试：
1、将各光催化板切割长度为250mm，宽度250mm，厚度为15mm 形状。
2、将光催化板放入水处理设备，其参数为每小时处理1m3水体。
3、设备运行一周后，将光催化板取出晾干，观察其表面光催化 剂脱落情况。
实验结果如附图2所示，本发明实施例3的单原子光催化板(左 图)没有明显的色差，说明没有脱落部位；而对比例3(中图)、对 比例4(右图)的催化板已经有肉眼可见的色差，说明有脱落部位； 表明了本专利制备的单原子光催化板比德固赛P25负载光催化板、市售光催化板更能抗脱落，使用寿命更长。
三、COD降解实验
以实施例1～3制得的单原子催化板、对比例1～4的光催化板处理 污水，进行臭氧催化性能测试实验，步骤如下：
1、将各光催化板切割成25㎝*25㎝的板，放入1000mL烧杯中， 再加入1000mL生活污水。
2、取10.0mL水样于锥形瓶中，依次加入硫酸汞溶液、重铬酸 钾标准溶液5.00mL和几颗防爆沸玻璃珠，摇匀；
将锥形瓶连接到回流装置冷凝管下端，从冷凝管上端缓慢加入 15mL硫酸银-硫酸溶液，以防止低沸点有机物的逸出，不断旋动锥形 瓶使之混合均匀；自溶液开始沸腾起保持微沸回流2h；若为水冷装 置，应在加入硫酸银-硫酸溶液之前通入冷凝水。
3、回流并冷却后，自冷凝管上端加入45mL水冲洗冷凝管，取 下锥形瓶。
4、溶液冷却至室温后，加入3滴试亚铁灵指示剂溶液，用硫酸 亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终 点；记录硫酸亚铁铵标准溶液的消耗体积V1。
5、空白实验：实验方法与上述步骤1～4相同，用10mL实验用 水代替样品进行空白实验，记录空白滴定时硫酸亚铁铵标准溶液的消 耗体积V0。
6、实验重复3次，按以下公式计算COD浓度：
化学需氧量的质量浓度p(mg/L)：
式中：
C——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；
V0——空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL；
V1——水样测定所消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积，mL；
V2——加热回流时所取水样的体积，mL；
f——样品稀释倍数；
8000——四分之一O2的摩尔质量以mg/L为单位的换算值。
7、各催化剂催化或直接臭氧氧化实验结果如表1和图1所示。
表1不同催化剂催化臭氧高级氧化降解COD结果
由表1可知，采用本发明实施例1～3制备的单原子催化板，降解 COD的效果显著。降解率均高于对比例1～4；其中，实施例3的降解率最高，达到了87.23％。
四、灭藻类测试实验
分别采用实施例1～3制得的单原子催化板、对比例1～4的光催化 板处理污水，对处理前后的水样进行藻类总数的测定，步骤如下：
1、将各光催化板切割成25㎝*25㎝的板，放入1000mL烧杯中， 再加入1000mL污染性水体(富含藻类)。
2、取500mL水样约29mL，对剩余水样经抽滤装置进行过滤。 将滤水后的滤膜取出，放入盛有29mL水样的烧杯中，将其放入超声 波振荡器振荡15min左右，至滤膜上重现本色无其他杂质为止；
3、将振荡后的滤膜除去，将浓缩后的水样定容至30mL后，加入 2～3滴鲁哥式碘液；
4、将浓缩定容后的样品充分摇匀，立即打开瓶塞用0.1mL吸管 在中央部吸出0.1mL样品，注入计数框内，小心盖好玻片，使样品 均匀分布，且保证计数框内无气泡，然后在10×40倍显微镜下计数，所计数的视野应在计数框内均匀分布；
按公式计算水中藻类的数目：
式中：N——每升水中浮游植物的数量(万个/L)；
Cs——每升水浮游植物的数量(mm2)；
Fs——每个视野计数框的面积(mm2)；
Fn——每片计数过后视野数；
Pn——每片通过计数实际数出的藻类个体数或细胞数； V——1L水浓缩后的体积；
U——计数框的体积。
5、实验结果如表2所示。
表2不同光催化板处理污水藻类去除结果
由表2可知，使用本发明实施例1～3制备的单原子催化板处理污 水，藻类的去除率最高达到了88.89％；对比例中，藻类去除率最高 的对比例3的三次重复实验中，最高只有50.43％；对比例4采用市 售催化板处理污水，藻类的去除率最高为0.46％。表明了本发明的单 原子催化剂能更高效的处理污水，高效的除去水中藻类。

Claims (9)

1.一种用于污水处理的单原子光催化板，其特征在于：由单原子光催化剂分散于水中，加入助剂制备成混合乳液，再将混合乳液涂覆于多孔碳化硅基板上而得；所述的单原子光催化剂的添加量为混合乳液重量的1~2%；所述的单原子光催化剂由过渡金属以单原子形式负载于载体上而得；所述的过渡金属为银、铜、铁、锰中的任意几种；所述的载体为混晶TiO2；所述的过渡金属和载体的质量比为1:50~150；
所述单原子光催化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将载体与过渡金属盐溶液混合，搅拌至载体完全悬浮在溶液中，超声分散10~50min，然后继续搅拌8~14h，得混合液A；所述的搅拌转速为300~800rpm；
（2）将碳酸氢钠水溶液加入上述混合液中，调节混合液pH为8~9，搅拌8~14h，得混合液B；
（3）将除去混合液B中的大部分溶剂，然后干燥，研磨，得固体物料；
（4）将上述固体物料在氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅烧结束后，研磨，即得单原子光催化剂；所述分段煅烧先以2℃/min升温至250℃，保持2h；再以3℃/min升温至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的单原子光催化板，其特征在于：所述单原子光催化剂制备方法包括以下步骤：
(1)将浓度为1g/L的氯化铜、浓度为2g/L的氯化铁、浓度为1g/L的氯化锰和浓度为0.5g/L的氯化银水溶液混合均匀，在搅拌条件下，加入TiO2载体，其中过渡金属和载体的质量比为1:150；在200rpm条件下搅拌7min，直到TiO2完全悬浮在溶液中，超声50min，使其悬浮均匀，在200rpm条件下继续搅拌14h，充分混合，得混合液A；
(2)配制0.1mol/L的碳酸氢钠水溶液，使用自动定量注射器，以10μL/滴速度逐滴滴加到混合液A中，间隔1min测试pH值，调节溶液pH＝8，继续在200rpm条件下搅拌14h，使其负载均匀，得混合液B；
(3)用旋转蒸发仪旋蒸除去混合液B中的大部分溶剂，所得产物放入鼓风干燥箱
90℃干燥5h，用行星球磨机研磨至粒径为1μm，得固体物料，所述行星球磨机为氧化锆球磨罐；
(4)将上述固体物料在5％氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅烧程序为：先以2℃/min升温至250℃，保持2h；在以3℃/min升温至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃；用行星球磨机研磨，即得单原子光催化剂，所述行星球磨机为氧化锆球磨罐。
3.根据权利要求1所述的用于污水处理的单原子光催化板，其特征在于：所述单原子光催化剂制备方法包括以下步骤：
(1)将浓度为1g/L的氯化铜、浓度为1g/L的氯化锰和浓度为0.5g/L的氯化银水溶液混合均匀，在搅拌条件下，加入TiO2载体，其中过渡金属和载体的质量比为1:100；在800rpm条件下搅拌2min，直到TiO2完全悬浮在溶液中，超声20min，使其悬浮均匀，在800rpm条件下继续搅拌10h，充分混合，得混合液A；
(2)配制0.1mol/L的碳酸氢钠水溶液，使用自动定量注射器，以10μL/滴速度逐滴滴加到混合液A中，间隔1min测试pH值，调节溶液pH＝9，继续在800rpm条件下搅拌10h，使其负载均匀，得混合液B；
(3)用旋转蒸发仪旋蒸除去混合液B中的大部分溶剂，所得产物放入鼓风干燥箱
70℃干燥10h，用行星球磨机研磨至粒径为1μm，所述的行星球磨机为氧化锆球磨罐，得固体物料；
(4)将上述固体物料在5％氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅烧程序为：先以2℃/min升温至250℃，保持2h；在以3℃/min升温至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃；用行星球磨机研磨，即得单原子光催化剂。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的单原子光催化板，其特征在于：所述单原子光催化剂制备方法包括以下步骤：
(1)将浓度为1g/L的氯化铜、浓度为2g/L的氯化铁和浓度为0.5g/L的氯化银水溶液混合均匀，在搅拌条件下，加入TiO2载体，其中过渡金属和载体的质量比为1:50；在500rpm条件下搅拌5min，直到TiO2完全悬浮在溶液中，超声30min，使其悬浮均匀，在500rpm条件下继续搅拌12h，充分混合，得混合液A；
(2)配制0.1mol/L的碳酸氢钠水溶液，使用自动定量注射器，以10μL/滴速度逐滴滴加到混合液A中，间隔1min测试pH值，调节溶液pH＝8.5，继续在500rpm条件下搅拌12h，使其负载均匀，得混合液B；
(3)用旋转蒸发仪旋蒸除去混合液B中的大部分溶剂，所得产物放入鼓风干燥箱80℃干燥8h，用行星球磨机研磨至粒径为1μm，所述的行星球磨机为氧化锆球磨罐，得固体物料；
(4)将上述固体物料在5％氢氩混合气氛围中进行分段煅烧，煅烧程序为：先以2℃/min升温至250℃，保持2h；在以3℃/min升温至400℃，保持3h；最后以5℃/min降温至30℃；用行星球磨机研磨，即得单原子光催化剂。
5.根据权利要求1~4任一项所述的用于污水处理的单原子光催化板，其特征在于：所述的混合乳液中，按照质量百分比计，包括有机硅树脂乳液树脂乳液8~12%，分散助剂1~3%，粘结助剂1~5%，流平剂1~3%。
6.一种根据权利要求5所述的用于污水处理的单原子光催化板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将单原子催化剂粉末均匀分散于水中，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，搅拌均匀，然后加入分散助剂，继续搅拌20min后，加入粘结助剂、流平剂，继续搅拌20min后，得到混合乳液；
S3：将步骤S2制得的混合乳液，涂覆到多孔碳化硅基板上，得板坯；所述的涂覆方法为：将混合乳液喷涂在多孔碳化硅基板上，形成均匀涂层，涂层厚度为0.8~1.2mm；自然晾干，再重复喷涂2~3次；
S4：将步骤S3的板坯进行分段煅烧固化，即得单原子光催化板；所述的分段煅烧包括以下步骤：先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃，保持3h；最后以2℃/min降温至30℃。
7.根据权利要求6所述的用于污水处理的单原子光催化板的制备方法，其特征在于：
S1：将单原子催化剂粉末加入水中，在300rpm转速下搅拌12min，超声10min，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，在300rpm转速搅拌均匀，然后加入分散助剂聚丙烯酸钠，继续搅拌10min后，加入粘结助剂水性聚氨酯1624、流平剂聚二甲基硅氧烷，继续搅拌10min后，得到混合乳液；所述的混合乳液中，单原子光催化剂的含量为1%，有机硅树脂乳液树脂乳液含量为12%；分散助剂含量为1%，粘结助剂含量为3%，流平剂含量为3%；
S3：用压力式喷枪将步骤S2制得的混合乳液喷涂在碳化硅蜂窝陶瓷板上形成均匀涂层，涂层厚度为0.8mm，自然晾干；再重复涂覆2次，得板坯；
S4：将步骤S3的板坯放入马弗炉进行煅烧固化，煅烧工序为：先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃，保持3h；最后以2℃/min降温至30℃，即得单原子光催化板。
8.根据权利要求6所述的用于污水处理的单原子光催化板的制备方法，其特征在于：
S1：将单原子催化剂粉末加入水中，在800rpm转速下搅拌8min，超声50min，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，在800rpm转速下搅拌均匀，然后加入分散助剂聚丙烯酸钠，继续搅拌30min后，加入粘结助剂水性聚氨酯1624、流平剂聚二甲基硅氧烷，继续搅拌30min后，得到混合乳液；所述的混合乳液中单原子光催化剂的含量为1.5%，有机硅树脂乳液树脂乳液含量为8%；分散助剂含量为3%，粘结助剂含量为1%，流平剂含量为1%；
S3：用压力式喷枪将步骤S2制得的混合乳液喷涂在碳化硅蜂窝陶瓷板上形成均匀涂层，涂层厚度为1.2mm，自然晾干；再重复涂覆3次，得板坯；
S4：将步骤S3的板坯放入马弗炉进行煅烧固化，煅烧工序为：先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃，保持3h；最后以2℃/min降温至30℃，即得单原子光催化板。
9.根据权利要求6所述的用于污水处理的单原子光催化板的制备方法，其特征在于：
S1：将单原子催化剂粉末加入水中，500rpm转速下搅拌10min，超声30min，得分散液；
S2：将有机硅树脂乳液加入步骤S1制得的分散液中，在500rpm转速下搅拌均匀，然后加入分散助剂聚丙烯酸钠，继续搅拌20min后，加入粘结助剂水性聚氨酯1624、流平剂聚二甲基硅氧烷，继续搅拌20min后，得到混合乳液；所述的混合乳液中单原子光催化剂的含量为2%，有机硅树脂乳液树脂乳液含量为10%；分散助剂含量为2%，粘结助剂含量为5%，流平剂含量为2%；
S3：用压力式喷枪将步骤S2制得的混合乳液喷涂在碳化硅蜂窝陶瓷板上形成均匀涂层，涂层厚度为0.8mm，自然晾干；再重复涂覆3次，得板坯；
S4：将步骤S3的板坯放入马弗炉进行煅烧固化，煅烧工序为：先以2℃/min升温至100℃，保持2h；再以3℃/min升温至250℃，保持3h；最后以2℃/min降温至30℃，即得单原子光催化板。
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