專利名稱：一種制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光催化反應器的制備方法，更特別的涉及一種能夠在較低溫度條件下利用聚醋酸乙烯乳液制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法。
背景技術：
利用納米TiA光催化劑降解有機污染物，受到各國政府和科研人員的重視。印染廢水中染料是主要有機污染物之一，傳統(tǒng)的廢水處理方法如絮凝法、活性污泥法、生物法和物理化學法等方法難以處理。光催化氧化技術是目前研究的熱點，TiO2物性穩(wěn)定、無毒，能將生物難降解的污染物礦化為水、二氧化碳等小分子無機物。懸浮態(tài)納米TW2比表面較大， 能與被分解物更充分接觸且受光也充分，一般來說無論是在溶液還是在氣相反應中都具有良好的光催化性能，但其易于凝聚、不易沉降，催化劑難以回收，催化劑活性成分損失大，不利于催化劑的再生和再利用等缺點。在固定相TiO2催化劑的制備技術中溶膠-凝膠法最為常用，溶膠-凝膠法工藝具有簡單、光催化活性高、普遍性高等特點，該方法缺點是須高溫灼燒，對基材的選擇性高，制備過程中需消耗大量的有機溶劑，干燥，連續(xù)燒結(jié)容易使TiA 薄膜發(fā)生龜裂，同時會有大量的有機溶劑揮發(fā)，造成環(huán)境污染。粘結(jié)劑法在實現(xiàn)催化劑的固定化同時，又基本上保持了粉末催化劑的高活性。玻璃纖維布是一種優(yōu)良的無機非金屬材料，具有強度高、耐酸堿、抗腐蝕及透光性能好等優(yōu)點，而且它具有比其他載體更大的比表面積，從而使負載于其上的TW2比表面積相應增大，使其活性大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種簡單而非常有效的在玻璃纖維布表面低溫制備納米二氧化鈦光催化反應器的方法。本發(fā)明的目的之二是選用聚醋酸乙烯乳液玻璃纖維浸潤劑為交聯(lián)劑，以玻璃纖維布為載體，針對目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和二氧化鈦粉末和薄膜光催化劑在使用過程中存在的不足，提出一種簡單而非常有效的在玻璃纖維布表面低溫制備納米二氧化鈦光催化反應器的方法。本發(fā)明的這個和其它目的將通過下列詳細描述和說明來進一步闡述。本發(fā)明的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0. 03-0. 20g/L，加入納米二氧化鈦粉體， 濃度為0. 01-0. 10g/L,利用氨水調(diào)整分散液的PH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右，得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30-50min ；C、取出浸漬后玻璃纖維布在110-130°C下培烘4-8min，待自然冷卻后得到成品。進一步的，本發(fā)明的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0. 05-0. 10g/L，加入納米二氧化鈦粉體， 濃度為0. 03-0. 07g/L,利用氨水調(diào)整分散液的PH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右，得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30 50min ；C、取出浸漬后玻璃纖維布在120°C下培烘5min，待自然冷卻后得到成品。較好的是，本發(fā)明的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0. 05-0. 10g/L，加入納米二氧化鈦粉體， 濃度為0. 05g/L，利用氨水調(diào)整分散液的pH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右，得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30 50min ；C、取出浸漬后玻璃纖維布在120°C下培烘5min，待自然冷卻后得到成品。在本發(fā)明的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法中，所述的聚醋酸乙烯乳液為制備玻璃纖維短切粘所用玻璃纖維浸潤劑，能有效的使納米二氧化鈦粉體與玻璃纖維表面結(jié)合，提高反應器的耐水性，水洗后反應器催化活性降低不大。所述的玻璃纖維布可預制成各種器型，所述的納米二氧化鈦以銳鈦礦型為主，顆粒尺寸在20-80nm之間。本方法所制備的光催化器可按實際使用的要求制備成不同的形狀、大小，可根據(jù)實際需要固定在所需處理廢水中；同時所用玻璃纖維布可兼過濾材料，可用于農(nóng)村地區(qū)微污染水源的過濾和滅菌。本方法所制備的光催化器對甲基橙的降解，2小時后降解率可達 65%以上；對模擬染料廢水的降解，2小時后降解率可達40%以上。本方法利用聚醋酸乙烯乳液制備的玻璃纖維負載納米二氧化鈦光催化器對有機化合物具有較高的降解率，同時方法簡便，制備成本低。


圖1為所制備負載納米二氧化鈦的玻璃纖維的掃描電鏡圖。
圖2為納米二氧化鈦粉體的XRD圖譜。圖3為納米二氧化鈦粉體的透射電鏡圖。在本發(fā)明中使用的所有原材料均是常規(guī)使用的，可以從市場購得。在本發(fā)明中，如非特指，所有的量、百分比均為重量單位。在本發(fā)明中所用聚醋酸乙烯乳液可以為常州市常玻復合材料有限公司生產(chǎn)，地址常州市通江中路600號長江塑化市場，可以選擇的型號如聚醋酸乙烯乳液801和102G等，是制備玻璃纖維短切粘所用玻璃纖維浸潤劑。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行具體的描述。由技術常識可知，本發(fā)明可以通過其他的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，下列實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
具體實施方式
實施例1將聚醋酸乙烯乳液801加水稀釋至濃度為0. 03g/L,加入納米二氧化鈦粉體，配制成二氧化鈦濃度為0. 05g/L的分散液，利用氨水調(diào)整分散液的pH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右；將玻璃纖維布浸漬在所制備分散液中30min ；然后將玻璃纖維布在 120°C下培烘5min，待自然冷卻后獲得成品。將所制備負載納米二氧化鈦的玻璃纖維布3. Og放入盛有50ml濃度為15mg/L甲基橙溶液中，在D65光源下57cm處照射2小時后，甲基橙降解率達65. 13%。實施例2將聚醋酸乙烯乳液102G加水稀釋至濃度為0. 20g/L,加入濃度為0. 06g/L的納米二氧化鈦粉體，利用氨水調(diào)整分散液的PH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右；將玻璃纖維布浸漬在所制備分散液中30min ；最后將玻璃纖維布在120°C下培烘5min，待自然冷卻后獲得成品。將所制備負載納米二氧化鈦的玻璃纖維布3. Og放入盛有50ml濃度為20mg/L甲基橙溶液中，在2支15W紫外燈下60cm處照射2小時后，甲基橙降解率達72. 42%。實施例3將聚醋酸乙烯乳液102G加水稀釋至濃度為0. 03g/L，加入濃度為0. 05g/L的納米二氧化鈦粉體，利用醋氨水調(diào)整分散液的PH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右； 將玻璃纖維布浸漬在所制備分散液中30min ；將玻璃纖維布在120°C下培烘5min，待自然冷卻后獲得成品。將所制備負載納米二氧化鈦的玻璃纖維布3. Og放入盛有50ml由0. 15g/L活性金黃R-4RFN、10g/LNaCl、2. 5g/LNa2C03組成的模擬染料廢水中，在D65光源下57cm處照射2 小時后，降解率達52. 74%。實施例4按實施例3制備的負載納米二氧化鈦的玻璃纖維布3. Og放入盛有50ml由0. Ig/ L直接大紅4BS、2. 5g/L NaCl組成的模擬染料廢水中，在D65光源下57cm處照射2小時后， 降解率達52. 74%。實施例5按實施例3制備負載納米二氧化鈦的玻璃纖維布3. Og放入盛有50ml由0. 2g/L酸性紅B、2. 5g/L NaCl組成的模擬染料廢水中，在2支15W紫外燈下60cm處照射2小時后， 降解率達60. 82%。實施例6 按實施例3制備負載納米二氧化鈦的玻璃纖維布3. Og放入盛有50ml由0. 2g/L 還原蘭RSN、2. 5g/L NaCl組成的模擬染料廢水中，在D65光源下57cm處照射2小時后，降解率達42. 26%。
權(quán)利要求
1.一種制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，其特征在于包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0.03-0. 20g/L，加入納米二氧化鈦粉體，濃度為0. 01-0. 10g/L，利用氨水調(diào)整分散液的pH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右， 得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30-50min；C、取出浸漬后玻璃纖維布在110-130°C下培烘4-8min，待自然冷卻后得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，其特征在于包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0.05-0. 10g/L，加入納米二氧化鈦粉體，濃度為0. 03-0. 07g/L，利用氨水調(diào)整分散液的pH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右， 得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30 50min；C、取出浸漬后玻璃纖維布在120°C下培烘5min，待自然冷卻后得到成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，其特征在于包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0.05-0. 10g/L，加入納米二氧化鈦粉體，濃度為0. 05g/L,利用氨水調(diào)整分散液的pH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右，得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30 50min；C、取出浸漬后玻璃纖維布在120°C下培烘5min，待自然冷卻后得到成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，其特征在于所述的聚醋酸乙烯乳液為制備玻璃纖維短切粘所用玻璃纖維浸潤劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，其特征在于所述的玻璃纖維布可預制成各種器型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，其特征在于所述的納米二氧化鈦以銳鈦礦型為主，顆粒尺寸在20-80nm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備玻璃纖維布負載納米二氧化鈦光催化反應器的方法，包括如下步驟A、將聚醋酸乙烯乳液加水稀釋至濃度為0.03-0.20g/L，加入納米二氧化鈦粉體，濃度為0.01-0.10g/L，利用氨水調(diào)整分散液的pH值為9，然后利用超聲波進行分散5min左右，得到分散液；B、將玻璃纖維布浸漬在A步驟所制備的分散液中30-50min；C、取出浸漬后玻璃纖維布在110-130℃下培烘4-8min，待自然冷卻后得到成品。用本發(fā)明方法所制備光催化器具有較高的催化活性，方法簡便，制備成本低。
文檔編號B01J37/02GK102258989SQ20111012556
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者伏宏彬, 顏丙更 申請人:伏宏彬