泡沫玻璃負載的二氧化鈦光催化劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光催化劑，尤其是涉及一種泡沫玻璃負載的二氧化鈦光催化劑的制備 方法。
【背景技術】
[0002] 印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，據不完全統(tǒng)計，全國印染廢水每天排放量為3 X IO6~4 X IO6Hi3。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質變化大等特 點，屬難處理的工業(yè)廢水。納米二氧化鈦能夠光催化降解有機物，且具有價格低、無毒及化 學性質穩(wěn)定等優(yōu)點，因此被廣泛應用于降解印染廢水的研究（T.Kawahara，Y.Konishi， Η·Tada，N. Tohge ,J.Nishii，S· Ito ,Angew.Chem. Int .Ed·41 (2002)2811)。納米二氧化欽粉 末能夠有效降解印染廢水中的有機染料，具有很高的光催化活性。但由于納米二氧化鈦在 水中容易發(fā)生團聚，使納米二氧化鈦的活性不斷下降，而且在后處理過程中納米二氧化鈦 不易從水中分離(J.Liu，M.Dong，S·Zuo,Y.Yu，Appl.Clay Sci .43(2009) 156)。
[0003] -般來說有兩種方式可以提高納米二氧化鈦在印染廢水中的性能：1)將納米二氧 化鈦負載在活性炭、分子篩、碳納米管等材料上。這種方法能夠有效防止納米二氧化鈦的團 聚，但后處理過程中納米光催化劑仍不易從水中分離且后處理過程費用較高；2)將納米二 氧化鈦負載在玻璃片或硅片上。這種方法能夠避免后處理過程且不會發(fā)生團聚現(xiàn)象，但由 于光照面積小及反應活性位少導致光催化效率很低。因此，需要開發(fā)出一種能避免后處理 工藝、防止納米二氧化鈦團聚且具有高光催化活性的負載型二氧化鈦光催化劑。
[0004] 0breg0n Alfaro報道了先合成銀-二氧化鈦納米復合物，然后通過超聲技術將銀-二氧化鈦納米復合物的粉末負載在泡沫玻璃上，該負載型催化劑在太陽光照射下能高效光 降解有機染料（S · 0breg0n Alfaro，V · Rodr iguez_Gonz&lez ,A · A · Zaldivar-Cadena， S. W. Lee，Catal. Tod. 166 (2011) 166)。然而，銀-二氧化鈦粉末在泡沫玻璃上分散不均勻且 容易脫落導致光催化活性的下降，這限制了泡沫玻璃負載的銀-二氧化鈦復合光催化劑的 實際應用。因此，提供一種以廢玻璃或垃圾焚燒底灰等固體廢棄物為主要原料，以PU泡沫為 模板制備開孔泡沫玻璃，并且以該開孔泡沫玻璃為載體制備負載型二氧化鈦光催化劑的方 法，不僅能緩解大量固體廢棄物產生的環(huán)境壓力，提高廢玻璃或垃圾焚燒底灰等固體廢棄 物的利用率及利用價值，還能夠有效治理印染廢水，具有較高的社會、環(huán)境及經濟效益。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對目前納米二氧化鈦粉末在印染廢水處理過程中發(fā)生團聚 導致光催化性能下降以及在后處理過程比較復雜的問題，提供一種泡沫玻璃負載的二氧化 鈦光催化劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0007] 1)將固體廢棄物球磨，得固體廢棄物粉末；
[0008] 2)將水玻璃與步驟1)得到的固體廢棄物粉末混合，得粘稠混合物；
[0009] 3)將開孔PU泡沫浸泡在步驟2)得到的粘稠混合物中；
[0010] 4)將浸潤的PU泡沫取出后干燥，煅燒，得開孔的泡沫玻璃；
[0011] 5)將步驟4)得到的泡沫玻璃浸泡在過氧化鈦配合物水溶液中，使過氧化鈦配合物 吸附到泡沫玻璃上；
[0012] 6)將吸附有過氧化鈦配合物的泡沫玻璃取出后干燥，煅燒，即得泡沫玻璃負載的 二氧化鈦光催化劑。
[0013] 在步驟1)中，所述粉末的粒度小于75μπι，所述固體廢棄物可選自廢玻璃、垃圾焚燒 底灰、粉煤灰、礦渣等中的至少一種。
[0014] 在步驟2)中，所述水玻璃中Na2SiO3的質量百分濃度可為30%，水玻璃與固體廢棄 物粉末的質量比可為(2:3)~(3:2)。
[0015] 在步驟3)中，所述浸泡的時間可為2~lOmin。
[0016]在步驟4)中，所述干燥的溫度可為100°C，干燥的時間可為1~3h;所述煅燒的溫度 可為750°C，煅燒的時間可為0.5~Ih。
[0017]在步驟5)中，所述過氧化鈦配合物的制備方法可參考文獻(Q.C.Xu，D. V.WelIia， D.W.Liao,Timothy T.Y.Tan,Nanoscale 2(2010)1122)，過氧化鈦配合物水溶液中TiO2按 質量百分比的含量可為3% ;所述浸泡的時間可為10~30min。
[0018] 在步驟6)中，所述干燥的溫度可為100°C，干燥的時間可為0.5~lh;所述煅燒的溫 度可為500°C，煅燒的時間可為0.5~2. Oh。
[0019] 本發(fā)明的生產工藝采用廢玻璃或垃圾焚燒底灰等固體廢棄物為原料制備開孔泡 沫玻璃，并將水溶性的二氧化鈦前驅體負載在泡沫玻璃上，最后通過煅燒形成泡沫玻璃負 載的二氧化鈦光催化劑。所制備的泡沫玻璃負載的二氧化鈦光催化劑具有低密度、高染料 吸附能力、高光催化效率及高穩(wěn)定性等優(yōu)點，能夠有效降解印染廢水中的有機物。此外，本 發(fā)明采用廢玻璃或垃圾焚燒底灰等固體廢棄物為原料，不僅能提高廢玻璃、生活垃圾焚燒 底灰等固體廢棄物的利用率及利用價值，減少自然資源的消耗，并且實現(xiàn)"以廢制廢"的環(huán) 保理念，具有較高的社會、環(huán)境及經濟效益。
【附圖說明】
[0020] 圖1為開孔泡沫玻璃負載的光催化劑的光催化活性。
[0021] 圖2為泡沫玻璃負載的光催化劑。其中，（a)為吸附有機染料之前；（b)為吸附有機 染料之后；（c)為太陽光照射6h(上午11點至下午5點）后；（d)為吸附有機染料之前；（e)為吸 附有機染料之后；（f)為太陽光照射6h(上午11點至下午5點）后。
【具體實施方式】
[0022]以下實施例將對本發(fā)明作更詳細的說明。
[0023] 實施例1
[0024]將100g的廢玻璃放入球磨罐中，在300rpm的轉動速度下球磨IOmin后獲得粒徑小 于75μπι的細小粉末。然后將100g細玻璃粉與100g水玻璃溶液混合并攪拌均勻。取一塊尺寸 為6cmX2.5cmX0.3cm的開孔PU泡沫將其浸入粘稠的混合物中，浸泡5min后取出并在100°C 下干燥2h，隨后將樣品在750°C煅燒lh，自然降溫后可獲得開孔泡沫玻璃。將開孔泡沫玻璃 全部浸入3 %的過氧化鈦配合物水溶液中并浸泡IOmin，之后將樣品去除并在100 °C下干燥 lh。最后樣品在500°C下煅燒Ih并自然降溫至室溫即可獲得開孔泡沫玻璃負載的光催化劑。 開孔泡沫玻璃負載的光催化劑的密度約為〇.98g/cm 3,TiO2負載量為6mg TiO2每克泡沫玻 璃。開孔泡沫玻璃負載的光催化劑能夠懸浮在水上，使得陽光能夠充足的照射到光催化劑 上，而且泡沫玻璃的開孔結構有利于陽光在樣品中的傳播。此外，開孔泡沫玻璃負載的光催 化劑具有較大比表面，有利于印染廢水中的有機染料與光催化活性位進行接觸，從而提高 光催化劑的光催化效率