一種光敏石英管制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在石英管制備過程中摻雜氧化鋁、硅酸鉍的制備技術(shù)，屬于化學化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]石英管主要成分是S12，其熱膨脹系數(shù)小，具有很好的耐高溫性、熱傳導性、熱穩(wěn)定性、光學性質(zhì)，化學穩(wěn)定性，已越來越廣泛應用到工業(yè)及民用產(chǎn)品上。目前市場上存在一些光分解用玻璃管，但是存在分解油脂氣體效果慢、有異味、高耗能等特點。近年來，鉍系半導體材料因其在紫外、可見光輻照下對難降解有機物具有良好的催化作用而成為新型光催化材料的研宄熱點之一。鉍系光催化劑在可見光范圍內(nèi)有明顯的吸收，具有較好的光催化活性。此外，大多數(shù)鉍系光催化劑在反應過程中具有較高的穩(wěn)定性。通過改進制備方法，摻雜負載、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)等技術(shù)，可以有效提高鉍系半導體材料的光催化性能。硅酸鉍中Bi3+基態(tài)電子組態(tài)為6s2，構(gòu)成能級1S。，激發(fā)態(tài)組態(tài)為eshp1，構(gòu)成3Pc^P1JPjP 1P1能級，能發(fā)生電子的躍迀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有高效光催化效果的新型光敏石英管的制備方法。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種光敏石英管的制備方法，其步驟如下:
(1)選取S12含量在99.95%以上的石英石作為原料，將其經(jīng)過原石酸浸、煅燒、水淬、粉碎、反應釜酸洗、浮選、烤砂、高溫氯化提純一系列預處理步驟，得到高純石英砂；
(2)將氧化鋁和硅酸鉍摻雜物按一定比例混合粉粹，得到粒徑<300μπι的微粒，用水混合溶解，將所得懸濁液經(jīng)霧化裝置在0.8MPa壓力下均勻的噴在高純石英砂上；
(3)將噴上摻雜劑的石英砂投入烤砂機進行烘烤；
(4)烘干后裝桶包裝，運至連熔爐處投料；
(5)通過連熔爐內(nèi)多層發(fā)熱體調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，使連熔爐內(nèi)產(chǎn)生特定的溫度區(qū)間，爐內(nèi)石英與摻雜物在高溫狀態(tài)下達到均熔化；當爐內(nèi)溫度穩(wěn)定狀態(tài)下，摻雜物已經(jīng)與爐內(nèi)的石英熔料熔入一體，并一次性達到摻雜效果。
[0005](6)通過開啟連熔爐變頻牽引機，控制石英管成型的管徑和速度，直至達到石英管成型，真空脫羥至羥基含量彡lppm。
[0006]優(yōu)選地，步驟(I)中高純度石英砂的純度達到99.99%。
優(yōu)選地，步驟(3)中烘烤溫度為850°C -900°C。
[0007]優(yōu)選地，步驟(5 )溫度區(qū)間0-2200度，加熱時間為6小時，爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在2200。。。
[0008]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以羅丹明B和甲基橙水溶液作為目標降解物及進行光催化降解處理，取得了較好的降解效果。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，選用Al2O3、硅酸鉍作為摻雜原料按一定比例獲得新型石英玻璃管，通過熔爐內(nèi)產(chǎn)生特定的溫度區(qū)間，將二氧化硅四面體部分共價鍵斷裂，引入摻雜離子以達到特定光波長的高光通過率，改變其石英玻璃管的熱穩(wěn)定性及光透光率，使其具備特有高光敏性。該光敏石英管在185-500波長范圍內(nèi)具有高效光催化活性，能夠在紫外光、可見光波段輻射下光催化氧化降解有機化合物。本發(fā)明制備方法工藝簡單，光催化性能穩(wěn)定，且通過調(diào)節(jié)成型器尺寸比例額可以產(chǎn)出厚壁管材以滿足特定工作環(huán)境的視野要求?？梢詮V泛運用于居民用水設備，獨立式空氣凈化器，壁掛式空氣凈化設備，管道空氣處理單元，城市水處理系統(tǒng)，空氣處理設備，降低能耗，是一種環(huán)保清潔新材料。
【具體實施方式】
[0010]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0011]實施例1:
制備方法:選取S12含量在99.95%以上的石英石作為原料，將其經(jīng)過原石酸浸、煅燒、水淬、粉碎、反應釜酸洗、浮選、烤砂、高溫氯化提純一系列預處理步驟，得到純度達到99.99%高純石英砂；將氧化鋁和硅酸鉍摻雜物按一定比例混合粉粹，得到粒徑< 300Mm的微粒，用水混合溶解，將所得懸濁液經(jīng)霧化裝置在0.SMPa壓力下均勻的噴在高純石英砂上；將噴上摻雜劑的石英砂投入烤砂機進行烘烤，烘烤溫度為850°C -900°C ;烘干后裝桶包裝，運至連熔爐處投料；通過連熔爐內(nèi)多層發(fā)熱體調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度至2200度，加熱時間6小時，爐內(nèi)石英與摻雜物在高溫狀態(tài)下達到均熔化；當爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在2200°C時，摻雜物已經(jīng)與爐內(nèi)的石英熔料熔入一體，并一次性達到摻雜效果。開啟連熔爐變頻牽引機，控制石英管成型的管徑和速度，直至達到石英管成型，真空脫羥至羥基含量彡lppm。
[0012]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以羅丹明B作為目標降解物進行光催化降解處理，摻雜石英管研磨超聲粉碎制得濃度為lg/L，羅丹明B濃度為5mg/L，在紫外光照射3h和可見光照射5h后羅丹明B的降解率分別達到87.45%和85.12%ο
[0013]實施例2:
制備方法同實施例1。
[0014]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以甲基橙水溶液作為目標降解物進行光催化降解處理，摻雜石英管研磨超聲粉碎制得濃度為lg/L，甲基橙水溶液濃度為20mg/L，在紫外光照射3h和可見光照射5h后甲基橙的降解率分別達到92.11% 和 90.01%。
[0015]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種光敏石英管的制備方法，其特征在于，其步驟如下: 選取S12含量在99.95%以上的石英石作為原料，將其經(jīng)過原石酸浸、煅燒、水淬、粉碎、反應釜酸洗、浮選、烤砂、高溫氯化提純一系列預處理步驟，得到高純石英砂； 將氧化鋁和硅酸鉍摻雜物按一定比例混合粉粹，得到粒徑< 300μπι的微粒，用水混合溶解，將所得懸濁液經(jīng)霧化裝置在0.8MPa壓力下均勻的噴在高純石英砂上； 將噴上摻雜劑的石英砂投入烤砂機進行烘烤； 烘干后裝桶包裝，運至連熔爐處投料； 通過連熔爐內(nèi)多層發(fā)熱體調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，使連熔爐內(nèi)產(chǎn)生特定的溫度區(qū)間，爐內(nèi)石英與摻雜物在高溫狀態(tài)下達到均熔化；當爐內(nèi)溫度穩(wěn)定狀態(tài)下，摻雜物已經(jīng)與爐內(nèi)的石英熔料熔入一體，并一次性達到摻雜效果； 通過開啟連熔爐變頻牽引機，控制石英管成型的管徑和速度，直至達到石英管成型，真空脫羥至羥基含量彡lppm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光敏石英管的制備方法，其特征在于，步驟(I)中高純度石英砂的純度達到99.99%ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光敏石英管的制備方法，其特征在于，步驟(3)中烘烤溫度為 850°C -900 °C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光敏石英管的制備方法，其特征在于，步驟(5)溫度區(qū)間0-2200度，加熱時間為6小時，爐內(nèi)溫度穩(wěn)定在2200°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光敏石英管及其制備方法，屬于化學化工領(lǐng)域。該制備方法選用Al2O3、硅酸鉍作為摻雜原料按一定比例獲得新型石英玻璃管，改變其石英玻璃管的熱穩(wěn)定性及光透光率，使其具備特有高光敏性。該光敏石英管在185-500波長范圍內(nèi)具有高效光催化活性，能夠在紫外光波段、可見光波段催化氧化降解有機化合物?？梢詮V泛運用于居民用水設備，獨立式空氣凈化器，壁掛式空氣凈化設備，管道空氣處理單元，城市水處理系統(tǒng)，空氣處理設備，降低能耗，是一種環(huán)保清潔新材料。
【IPC分類】C03B20/00, B01J23/18
【公開號】CN104986947
【申請?zhí)枴緾N201510404786
【發(fā)明人】段玉偉, 段其九, 韓凱, 蔡征海, 曹愛緯
【申請人】江蘇圣達石英制品有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月13日