專利名稱：用于污泥深度處理的核心TiO ₂光電催化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電催化劑領(lǐng)域，尤其是一種用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑及制備方法。
背景技術(shù)：
污泥是污水處理廠在污水處理過程中產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)、微生物菌膠團(tuán)等沉淀物質(zhì)以及污水表面漂浮的浮沫等殘渣，其中含有大量的病原菌、寄生蟲、致病微生物、二噁英和砷、銅、汞、鉻等有毒重金屬，甚至有放射性核素等難以降解的有毒、有害物質(zhì)。隨著我國城市化進(jìn)程的加速，城市污水處理率逐年提高，污泥的量急劇增加，如何實(shí)現(xiàn)污泥無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化(“四化”)已成為環(huán)境領(lǐng)域棘手的難題和研究熱點(diǎn)。本申請人在中國專利“201110402563. X 負(fù)載TiO2光電催化深度處理污泥的催化劑、裝置與方法”中公開了一種用于污泥深度處理的負(fù)載TiO2光電催化劑，其通過如下步驟制備(I)按重量百分比為1:0. 5 1. 4加入半導(dǎo)體超微米級鈦白粉與微米級過渡金屬的氧化物混合；(2)將上述混合粉末在600°C 1260°C下進(jìn)行燒結(jié)，然后進(jìn)行球磨、水洗、干燥、細(xì)篩工藝制備獲得核心催化劑；(3)按照重量百分比將O. 5% 2 %的核心催化劑與98% 99. 5%的作為載體的分散穩(wěn)定劑進(jìn)行攪拌混合。其中過渡金屬包括Fe、Mn、Al、V ;分散穩(wěn)定劑的組成為活性炭、硅藻土、膨潤土、珍珠巖及鹽類中的多組分組成。上述的核心催化劑由鈦白粉與過渡金屬氧化物通過繁瑣的工藝進(jìn)行制備，為了使金屬氧化物進(jìn)入TiO2晶格，提高催化截面活性，所需要的燒結(jié)的溫度很高，燒結(jié)時間很長?，F(xiàn)有的工藝中需要用300 500KW的塔板電爐燒結(jié)4 6小時，才能形成催化活性界面；不僅能耗極大；而且后續(xù)的球磨、水洗、干燥、細(xì)篩工藝也非常繁瑣復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，嚴(yán)重地影響了本工藝的推廣應(yīng)用。且如果采用過渡金屬的氯化物進(jìn)行燒結(jié)，氯化物最終轉(zhuǎn)化為氧化物進(jìn)入TiO2晶格，生成物會對環(huán)境帶來一定程度的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述現(xiàn)有核心催化劑制備工藝復(fù)雜、能耗聞、成本聞等缺點(diǎn)，提供一種工藝合理的用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑及制備方法，從而大大簡化了生產(chǎn)工藝，降低了制造成本，同樣達(dá)到高效催化污泥光電催化破膜效果。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑，由微米級鈦白粉、微米級過渡金屬的氧化物或氯化物、與高效活化活性碳組成，其中，微米級鈦白粉的重量百分比占55% 65%，微米級過渡金屬的氧化物或氯化物的重量百分比占25% 35%，活性碳的重量百分比占5 15%。其進(jìn)一步特征在于所述鈦白粉采用市售銳鈦型(即A型)Ti02。所述過渡金屬包括Fe、Mn、Al、V等，其氧化物為Fe203、MnO2, A1203、V2O5,其氯化物為 FeCl3、MnCl2、A1C13、VC13。
所述活性碳的粒徑小于200目。一種上述的核心TiO2光電催化劑的制備方法，包含以下步驟將上述各組分按照比例混合，加入密閉攪拌器，進(jìn)行30 50分鐘的攪拌，使其吸附共聚從而獲得核心TiO2光電催化劑。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明在微米級鈦白粉與微米級過渡金屬的氧化物或氯化物的混合物中增加了適量的活性碳，利用活性碳強(qiáng)烈的表面吸附性能與S-S界面吸附轉(zhuǎn)化特征，通過混合攪拌產(chǎn)生表面熱量，進(jìn)一步活化微米級TiO2、活性碳與過渡金屬元素的互聯(lián)，提高界面電子轉(zhuǎn)移的活性，實(shí)現(xiàn)界面光電催化的互動，增加界面的光電催化的穩(wěn)定性及界面活性，從而簡便地制備獲得核心TiO2光電催化劑；避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要高能耗燒結(jié)、球磨水洗等復(fù)雜的制備工藝，大大簡化了生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)時間，降低了制造成本。本發(fā)明優(yōu)選微米級過渡金屬的氯化物，在溫度較低的環(huán)境中氯化物比氧化物更活潑，因此可以使吸附共聚過程更加充分，且不會產(chǎn)生污染物。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑由微米級鈦白粉、微米級過渡金屬的氧化物或氯化物、與高效活化活性碳組成，其中，微米級鈦白粉的重量百分比占55% 65%，微米級過渡金屬的氧化物或氯化物的重量百分比占25% 35%，活性碳的重量百分比占5 15%。將上述各組分按照比例混合，加入密閉攪拌器，進(jìn)行30 50分鐘的有效攪拌，使其吸附共聚過程，從而制得核心TiO2光電催化劑。本發(fā)明采用的鈦白粉采用市售的銳鈦型(即A型)Ti02。本發(fā)明采用的過渡金屬包括 Fe、Mn、Al、V 等，其氧化物如 Fe203、MnO2, Al2O3' V2O5,其氯化物如 FeCl3' MnCl2' AlCl3'VCl30高效活化活性碳的粒徑小于200目。上述組分在密閉攪拌器內(nèi)攪拌時，由于活性碳強(qiáng)烈的表面吸附性能與s-s(TiO2Solid-過渡金屬氧化物或氯化物solid)界面吸附轉(zhuǎn)化特征發(fā)生共性吸附，在共聚吸附過程產(chǎn)生大量熱量。由于被封閉在密閉容器內(nèi)，熱量不易散發(fā)，可以在攪拌器內(nèi)保持約20°C 40°C的溫度，該溫度可以進(jìn)一步活化微米級TiO2、活性碳與過渡金屬元素的互聯(lián)，提高界面電子轉(zhuǎn)移的活性，實(shí)現(xiàn)界面光電催化的互動，增加界面的光電催化的穩(wěn)定性及界面電子躍遷活性。實(shí)施例1 :
采用重量比為6 :3 :1的微米級TiO2、微米級Fe2O3與活性碳，加入密閉攪拌器，經(jīng)40分鐘的攪拌，使其吸附共聚，制得核心TiO2光電催化劑。實(shí)施例2:
采用重量比為6. 5 3 0. 5的微米級TiO2、微米級FeCl3與活性碳，加入密閉攪拌器，經(jīng)30分鐘的攪拌，使其吸附共聚，制得核心TiO2光電催化劑。實(shí)施例3:
采用重量比為5. 5 3. 5 1的微米級TiO2、微米級MnCl2與活性碳，加入密閉攪拌器，經(jīng)35分鐘的攪拌，使其吸附共聚，制得核心TiO2光電催化劑。實(shí)施例4: 采用重量比為6 2. 5 1. 5的微米級TiO2、微米級AlCl3與活性碳，加入密閉攪拌器，經(jīng)50分鐘的攪拌，使其吸附共聚，制得核心TiO2光電催化劑。按照重量百分比將O. 5% 2%的上述各實(shí)施例獲得的核心TiO2催化劑與98% 99. 5%的分散穩(wěn)定劑(作為載體)進(jìn)行攪拌混合，即可獲得用于污泥深度處理的負(fù)載TiO2光電催化劑，所述分散穩(wěn)定劑的組成為活性炭、硅藻土、膨潤土、珍珠巖及鹽類等多組分組成以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明精神的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
1.一種用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑，其特征在于由微米級鈦白粉、微米級過渡金屬的氧化物或氯化物、與高效活化活性碳組成，其中，微米級鈦白粉的重量百分比占55% 65%，微米級過渡金屬的氧化物或氯化物的重量百分比占25% 35%，活性碳的重量百分比占5 15%。
2.按照如權(quán)利要求1所述的用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑，其特征在于所述鈦白粉采用市售銳鈦型(即A型)Ti02。
3.按照如權(quán)利要求1所述的用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑，其特征在于所述過渡金屬包括Fe、Mn、Al、V等，其氧化物為Fe203、MnO2, A1203、V2O5,其氯化物為FeCl3、MnCl2'AlCl3'VC13。
4.按照如權(quán)利要求1所述的用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑，其特征在于所述活性碳的粒徑小于200目。
5.一種如權(quán)利要求1所述的核心1102光電催化劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟將上述各組分按照比例混合，加入密閉攪拌器，進(jìn)行30 50分鐘的攪拌，使其吸附共聚從而獲得核心TiO2光電催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于污泥深度處理的核心TiO2光電催化劑，由微米級鈦白粉、微米級過渡金屬的氧化物或氯化物、與高效活化活性碳組成，將上述各組分按照比例混合，加入密閉攪拌器，進(jìn)行30～50分鐘的攪拌，使其吸附共聚從而獲得核心TiO2光電催化劑。本發(fā)明在微米級鈦白粉與微米級過渡金屬的氧化物或氯化物的混合物中增加了適量的活性碳，利用活性碳強(qiáng)烈的表面吸附性能與s-s界面吸附轉(zhuǎn)化特征，通過混合攪拌產(chǎn)生表面熱量，進(jìn)一步活化微米級TiO2、活性碳與過渡金屬元素的互聯(lián)，提高界面電子轉(zhuǎn)移的活性，實(shí)現(xiàn)界面光電催化的互動，增加界面的光電催化的穩(wěn)定性及界面活性，簡化了生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)時間，降低了制造成本。
文檔編號B01J27/128GK103028407SQ201210582909
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者周震球, 尹曙輝, 尹志強(qiáng), 周震宇, 羊新根 申請人:江蘇兆盛環(huán)保集團(tuán)有限公司