本發(fā)明屬于光催化材料再生技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑的再生方法。

背景技術(shù)：

光催化劑也稱之為光觸媒，是在20世紀(jì)70年代誕生的基礎(chǔ)納米技術(shù)，是在光子的激發(fā)下能夠起到催化作用的化學(xué)物質(zhì)的統(tǒng)稱。世界上能作為光觸媒的材料眾多，包括二氧化鈦，氧化鋅，氧化錫，二氧化鋯，硫化鎘等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體，其中二氧化鈦因其氧化能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定無毒，成為世界上最當(dāng)紅的納米光觸媒材料。在早期，也曾經(jīng)較多使用硫化鎘和氧化鋅作為光觸媒材料，但是由于這兩者的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，會(huì)在光催化的同時(shí)發(fā)生光溶解，溶出有害的金屬離子具有一定的生物毒性，故發(fā)達(dá)國家目前已經(jīng)很少將它們用作為民用光催化材料，部分工業(yè)光催化領(lǐng)域還在使用。

光催化凈化技術(shù)具有室溫深度氧化，二次污染小，運(yùn)行成本低和可望利用太陽光為反應(yīng)光源等優(yōu)點(diǎn)，但是，光催化材料作為光催化凈化技術(shù)的核心所在，存在失活等問題存在。作為光催化降解有機(jī)污染物的核心，光催化材料屬于表面接觸反應(yīng)材料，污染物與光催化劑直接接觸，形成降解體系的同時(shí)，存在污染物帶來光催化劑失活的問題。

針對(duì)光催化劑再生的方法，目前最為常用的是燒結(jié)再生法，燒結(jié)法雖然能夠解決了光催化劑失活問題，但是，同時(shí)存在光催化材料復(fù)活不完全、復(fù)活成本高，時(shí)間長等問題，同時(shí)燒結(jié)會(huì)帶來光催化劑的永久性熱失活。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑的再生方法，其復(fù)活效果佳，再生更為迅速，且無二次污染，電解質(zhì)等材料具有重復(fù)使用，符合環(huán)保理念。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑的再生方法，其具體步驟如下：

步驟1，將0.05-0.2mol/l的電解質(zhì)與少量硫代硫酸鈉加入至再生反應(yīng)池，并插入電極板，形成電解池結(jié)構(gòu)；

步驟2，將光催化發(fā)泡體放入電極板之間，接通電源進(jìn)行降解處理；

步驟3，將降解后的光催化發(fā)泡體放入超聲裝置內(nèi)進(jìn)行超聲處理，自然晾干后即可得到復(fù)活的光催化劑。

本發(fā)明利用帶有電解質(zhì)的電解槽在通電條件下產(chǎn)生的活性物質(zhì)以及析氧反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，對(duì)光催化劑表面覆蓋的有機(jī)污染物進(jìn)行降解處理，起到良好的有機(jī)物降解效果，從而將光催化劑表面釋放，達(dá)到光催化劑再生的目的；電解質(zhì)中混合少量的硫代硫酸鈉，利用硫代硫酸鈉的強(qiáng)氧化性，快速形成降解有機(jī)污染物的活性物質(zhì)，同時(shí)硫代硫酸鈉在氧化還原反應(yīng)后得到硫酸鈉，可作為電解質(zhì)材料，不產(chǎn)生污染；超聲裝置具有良好的清洗效果，能夠?qū)l(fā)泡體表面殘留的鹽類去除，防止鹽類對(duì)光催化材料的堵塞與損害。

作為優(yōu)選，所述硫代硫酸鈉的濃度是電解質(zhì)的1.5-3.0%。

作為優(yōu)選，所述電極板采用dsa電極或二氧化鉛電極。

針對(duì)發(fā)泡體表面覆蓋的有機(jī)污染物具有粘附性能好等優(yōu)勢，通過dsa電極或二氧化鉛電極的強(qiáng)氧化性，能夠起到快速氧化的效果，同時(shí)，針對(duì)氧化性能更為強(qiáng)大、電化學(xué)勢能更佳的bdd電極，dsa電極與二氧化鉛電極的性價(jià)比更佳。

作為優(yōu)選，所述電極板間采用交流電，所述交流電電壓為10-60v，所述交流電降解時(shí)間為2-4h。

交流電的設(shè)置主要作用在于倒電極，通過倒電極能夠防止電極板表面的沉積問題，與此同時(shí)，交流電能夠保證降解區(qū)域的均勻，保證光催化劑的材料反應(yīng)均勻性，全面恢復(fù)光催化性能。

作為優(yōu)選，所屬超聲溫度為80-120℃，超聲頻率為1.5-5.5khz。

超聲的主要作用是清洗，將經(jīng)過降解處理后的發(fā)泡體光催化劑在超聲條件下能夠?qū)㈩w粒進(jìn)行二次清理，同時(shí)將粘附性不佳的光催化劑進(jìn)行處理。

作為優(yōu)選，所述電解質(zhì)采用氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉和硫酸鉀中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述再生反應(yīng)池側(cè)面設(shè)置循環(huán)泵，所述循環(huán)泵連通光催化劑上下兩端。

循環(huán)泵能夠?qū)⒃偕磻?yīng)池內(nèi)的液體進(jìn)行流通，保證光催化劑發(fā)泡體內(nèi)液體的流通，不僅加快有機(jī)污染物的溶解，同時(shí)也能有效提高電解效率。

作為優(yōu)選，再生反應(yīng)池內(nèi)加入微型超聲裝置，所述超聲頻率為0.3-0.5khz，所述超聲裝置緊貼發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑。

再生反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置超聲裝置具有良好的超聲分離效果，通過超聲的高頻率震動(dòng)，能夠?qū)l(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑表面的有機(jī)污染物脫落，然后在電極板降解作用下快速分解有機(jī)物，起到復(fù)活的效果，微型超聲裝置的加入能夠在不影響光催化材料負(fù)載量的同時(shí)，將難降解物質(zhì)快速分離，保證光催化劑的復(fù)活效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明通過電化學(xué)強(qiáng)降解效果將光催化劑表面的污染物快速分離降解，起到快速復(fù)蘇的效果。

（2）本發(fā)明提供的方法能夠快速去除污染物，達(dá)到復(fù)蘇的效果，同時(shí)電極板之間的離子轉(zhuǎn)移等效應(yīng)能夠?qū)獯呋瘎┢鸬酱龠M(jìn)作用，激活光催化劑性能。

（3）本發(fā)明提供的方法具有復(fù)活效果，光催化劑的再生更為迅速，且無二次污染，電解質(zhì)等材料具有重復(fù)使用，符合環(huán)保理念。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1

一種發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑的再生方法，其具體步驟如下：

步驟1，將0.05mol/l的電解質(zhì)與少量硫代硫酸鈉加入至再生反應(yīng)池，并插入電極板，形成電解池結(jié)構(gòu)；

步驟2，將光催化發(fā)泡體放入電極板之間，接通電源進(jìn)行降解處理；

步驟3，將降解后的光催化發(fā)泡體放入超聲裝置內(nèi)進(jìn)行超聲處理，自然晾干后即可得到復(fù)活的光催化劑。

所述硫代硫酸鈉的濃度是電解質(zhì)的1.5%。

所述電極板采用二氧化鉛電極。

所述電極板間采用交流電，所述交流電電壓為10v，所述交流電降解時(shí)間為2h。

所屬超聲溫度為80℃，超聲頻率為1.5khz。

所述電解質(zhì)采用氯化鈉。

實(shí)施例2

一種發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑的再生方法，其具體步驟如下：

步驟1，將0.2mol/l的電解質(zhì)與少量硫代硫酸鈉加入至再生反應(yīng)池，并插入電極板，形成電解池結(jié)構(gòu)；

步驟2，將光催化發(fā)泡體放入電極板之間，接通電源進(jìn)行降解處理；

步驟3，將降解后的光催化發(fā)泡體放入超聲裝置內(nèi)進(jìn)行超聲處理，自然晾干后即可得到復(fù)活的光催化劑。

所述硫代硫酸鈉的濃度是電解質(zhì)的3.0%。

所述電極板采用dsa電極。

所述電極板間采用交流電，所述交流電電壓為60v，所述交流電降解時(shí)間為4h。

所屬超聲溫度為120℃，超聲頻率為5.5khz。

所述電解質(zhì)采用氯化鉀。

所述再生反應(yīng)池側(cè)面設(shè)置循環(huán)泵，所述循環(huán)泵連通光催化劑上下兩端。

實(shí)施例3

一種發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑的再生方法，其具體步驟如下：

步驟1，將0.15mol/l的電解質(zhì)與少量硫代硫酸鈉加入至再生反應(yīng)池，并插入電極板，形成電解池結(jié)構(gòu)；

步驟2，將光催化發(fā)泡體放入電極板之間，接通電源進(jìn)行降解處理；

步驟3，將降解后的光催化發(fā)泡體放入超聲裝置內(nèi)進(jìn)行超聲處理，自然晾干后即可得到復(fù)活的光催化劑。

所述硫代硫酸鈉的濃度是電解質(zhì)的2.0%。

所述電極板采用dsa電極。

所述電極板間采用交流電，所述交流電電壓為40v，所述交流電降解時(shí)間為3h。

所屬超聲溫度為100℃，超聲頻率為3.5khz。

所述電解質(zhì)采用硫酸鈉。

所述再生反應(yīng)池側(cè)面設(shè)置循環(huán)泵，所述循環(huán)泵連通光催化劑上下兩端。

再生反應(yīng)池內(nèi)加入微型超聲裝置，所述超聲頻率為0.4khz，所述超聲裝置緊貼發(fā)泡體結(jié)構(gòu)的光催化劑。

實(shí)施例4

將基底材料為碳化硅的二氧化鈦光催化薄膜材料按照實(shí)施例3的方式進(jìn)行再生處理，二氧化鈦光催化薄膜材料來自于空氣凈化器。二氧化鈦光催化性能采用國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t23761-2009《光催化空氣凈化材料性能測試方法》進(jìn)行測試。對(duì)比例采用高溫?zé)Y(jié)的方式進(jìn)行光催化復(fù)活。

表1

表2

經(jīng)過實(shí)施例3與對(duì)比例之間的比較，可以明確看出，本發(fā)明的方法再生后的光催化劑具有良好的恢復(fù)效果，性能損失低于1%，大大低于熱燒結(jié)方法；再生后的光催化劑穩(wěn)定性高達(dá)99%以上，也高于熱燒結(jié)方法，再生時(shí)間只需要4h，且較為穩(wěn)定，而熱燒結(jié)隨著孔密度的增加，燒結(jié)時(shí)間也在變化。

實(shí)施例5

將基底材料為碳化硅的二氧化鈦光催化薄膜材料按照實(shí)施例3的方式進(jìn)行再生處理，二氧化鈦光催化薄膜材料來自于有機(jī)廢液處理裝置。二氧化鈦光催化性能采用gb/t23762-2009《光催化材料水溶液體系凈化性能測試方法》進(jìn)行測試。對(duì)比例采用高溫?zé)Y(jié)的方式進(jìn)行光催化復(fù)活。

表3

表4

經(jīng)過實(shí)施例3與對(duì)比例之間的比較，可以明確看出，本發(fā)明的方法再生后的光催化劑具有良好的恢復(fù)效果，性能損失低于2%，大大低于熱燒結(jié)方法；再生后的光催化劑穩(wěn)定性高達(dá)96%以上，也高于熱燒結(jié)方法，再生時(shí)間只需要4h，且較為穩(wěn)定，而熱燒結(jié)隨著孔密度的增加，燒結(jié)時(shí)間也在變化。

以上所述僅為本發(fā)明的一實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。