一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，涉及环境工程技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法


[0001]本专利技术涉及环境工程
，具体为一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法
。

技术介绍

[0002]污水治理是当前环境保护和资源利用的重要课题，其中光催化技术是一种高效
、
清洁
、
可再生的污水治理方法，能够利用光能驱动催化剂对水中的有机物和无机物进行氧化还原反应，实现水质的净化和氢气的制备
。
然而，目前常用的光催化剂如二氧化钛等存在一些缺点，如光吸收范围窄
、
载流子复合速率高
、
催化活性低等，限制了其在污水治理中的应用效果和规模
。
因此，如何改善光催化剂的性能，提高其对污水治理的适应性和效率，是当前光催化领域的研究热点和难点；
[0003]为此我们提出一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，具备宽光谱响应
、
高载流子分离和传输效率
、
高催化活性和稳定性
、
低成本和易操作等优点，解决了现有光催化剂性能不足
、
适应性差
、
效率低等问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，包括以下制备步骤：
[0006](1)
将碳化氮和二氧化钛纳米颗粒按比例混合，并加入超声波仪中，在一定功率和时间下进行超声波辐照，使不同材料之间发生均匀分散和紧密结合，得到复合型的光催化胶体；
[0007](2)
将所得到的光催化胶体与金属离子溶液混合，并在预设温度和时间下进行反应，金属离子附着在光催化胶体表面，得到金属修饰的光催化胶体；
[0008](3)
将金属修饰的光催化胶体与
MOFs
按比例混合，加入超声波仪中，在预设功率和时间下进行超声波辐照，使不同材料之间发生均匀分散和紧密结合，得到
MOFs/
光催化胶体复合材料；
[0009](4)
将所得到的
MOFs/
光催化胶体复合材料与水混合，形成污水治理用的光催化复合改性均相液，所述碳化氮为
g
‑
C3N4或者其衍生物；
[0010]所述二氧化钛纳米颗粒为锐钛矿型
、
金红石型或者锐钛矿
/
金红石复合型；
[0011]所述金属离子为铁
、
镍
、
铜或其他适当的过渡金属离子或铂
、
钯
、
金或其他适当的贵金属离子；
[0012]所述
MOFs
为
ZIF
‑
8、MIL
‑
53、UiO
‑
66
中的一种或者多种
。
[0013]优选的，所述超声波辐照的功率为
100
‑
500W
，时间为
10
‑
60min。
[0014]优选的，所述反应温度为
50
‑
100℃
，时间为1‑
5h。
[0015]优选的，所述碳化氮和二氧化钛纳米颗粒的质量比为1比1‑
10
比1，所述金属离子
溶液的浓度为
0.01
‑
0.1mol/L
；
[0016]所述金属修饰的光催化胶体和
MOFs
的质量比为1比1‑
10
比1；
[0017]所述
MOFs/
光催化胶体复合材料和水的质量比为1比
10
‑1比
100。
[0018]一种用于污水治理的光催化系统，其特征在于：包括一个膜分离装置和一个光催化反应器，所述膜分离装置对水样预处理或者后处理，去除大颗粒物或者调节水质参数；所述光催化反应器内填充有权利要求4中所述的用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，对水样进行氧化处理；
[0019]所述膜分离装置为反渗透
、
纳滤
、
超滤
、
微滤中的一种或者多种；
[0020]所述膜分离装置与所述光催化反应器基于一个膜生物反应器
、
一个膜接触器
、
一个膜分散反应器中的一种或者多种进行连接；所述光催化反应器为管式
、
板式
、
球式或其他适当的形式；
[0021]所述光催化反应器内设有紫外光灯
、
可见光灯或太阳能电池板多光源，提供光能驱动光催化反应
。
[0022]优选的，所述紫外光灯的波长为
254
‑
365nm
，功率为
10
‑
100W
；
[0023]所述可见光灯的波长为
400
‑
750nm
，功率为
10
‑
100W
；
[0024]所述太阳能电池板的输出电压为
0.5
‑
2.0V
，输出电流为
0.1
‑
1.0A。
[0025]优选的，所述膜生物反应器内含降解水样中的有机物和氮磷等营养物质的微生物菌种；
[0026]所述膜接触器内含有活性炭或其他吸附剂
。
[0027]优选的，一种用于污水治理的光催化系统制备氢气的方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0028](1)
将待处理的污水输入到膜分离装置中，经过预处理或者后处理，得到去除大颗粒物或者调节水质参数后的水样；
[0029](2)
将所得到的水样输入到光催化反应器中，在紫外光
、
可见光或者太阳光的照射下，使得填充在反应器内的用于污水治理的光催化复合改性均相液发生光电化学反应；
[0030](3)
在光催化反应器的出口处设置一个气液分离装置，用于收集从水样中产生的氢气，并将其输送到储氢罐中，所述气液分离装置为浮选器
、
气液分离器
、
气液分离阀或其他适当的装置
。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0032]1、
本专利技术通过设置碳化氮和二氧化钛纳米颗粒复合型的光催化胶体，达到了扩大光吸收范围，提高光利用率的效果；
[0033]2、
本专利技术通过设置金属离子修饰的光催化胶体，达到了促进载流子分离和传输，增强催化活性和氢气产量的效果；
[0034]3、
本专利技术通过设置
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
(1)
将碳化氮和二氧化钛纳米颗粒按比例混合，并加入超声波仪中，在一定功率和时间下进行超声波辐照，使不同材料之间发生均匀分散和紧密结合，得到复合型的光催化胶体；
(2)
将所得到的光催化胶体与金属离子溶液混合，并在预设温度和时间下进行反应，金属离子附着在光催化胶体表面，得到金属修饰的光催化胶体；
(3)
将金属修饰的光催化胶体与
MOFs
按比例混合，加入超声波仪中，在预设功率和时间下进行超声波辐照，使不同材料之间发生均匀分散和紧密结合，得到
MOFs/
光催化胶体复合材料；
(4)
将所得到的
MOFs/
光催化胶体复合材料与水混合，形成污水治理用的光催化复合改性均相液，所述碳化氮为
g
‑
C3N4或者其衍生物；所述二氧化钛纳米颗粒为锐钛矿型
、
金红石型或者锐钛矿
/
金红石复合型；所述金属离子为铁
、
镍
、
铜或其他适当的过渡金属离子或铂
、
钯
、
金或其他适当的贵金属离子；所述
MOFs
为
ZIF
‑
8、MIL
‑
53、UiO
‑
66
中的一种或者多种
。2.
根据权利要求1所述的一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，其特征在于：所述超声波辐照的功率为
100
‑
500W
，时间为
10
‑
60min。3.
根据权利要求2所述的一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，其特征在于：所述反应温度为
50
‑
100℃
，时间为1‑
5h。4.
根据权利要求3所述的一种用于污水治理的光催化复合改性均相液的制备方法，其特征在于：所述碳化氮和二氧化钛纳米颗粒的质量比为1比1‑
10
比1；所述金属离子溶液的浓度为
0.01
‑
0.1mol/L
；所述金属修饰的光催化胶体和
MOFs
的质量比为1比1‑
10
比1；所述
MOFs/
光催化胶体复合材料和水的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚轶漩，项长友，陈崇光，吕连萍，周忠孝，
申请(专利权)人：光治水北京环保有限公司，
类型：发明
国别省市：