本技术介绍了一种磁性二氧化钛复合材料及其制备方法,专门用于光催化处理印染废水。该材料结合了二氧化钛的光催化特性和磁基体Fe3O4的磁性,以提高废水处理效率。
背景技术
随环境水污染问题日益严重,尤其是有机染料引起的水污染问题已成为世界各国普遍关注的问题,有机染料具有色度重,毒性大,在自然界稳定存在,且难以降解等特点,在水体中过度聚积会阻挡阳光照射,不仅影响水生生物,还会引起人类的许多疾病。但是许多工业废水经过一级处理后,不能有效地去除染料,如果这些染料未经处理就排放到水中,会对水环境造成极大危害。
对持久性有机污染物的治理,常见的有生物氧化法、物理吸附法、混凝沉降法等技术,但这些方法都存在一些缺点。比如化学法的反应条件苛刻、处理成本高,物理法的处理设备体积大、净化程度低,生物法难以处理高浓度、含毒性的有机废水。光催化技术倍受国内外学者的重视,从能源利用的角度来看,它可以利用太阳光来活化催化剂,发生氧化还原反应,降解有机污染物,改善环境。目前该技术在污水处理、空气净化、杀菌、自洁等环境污染控制方面都显示出广泛的应用潜力。由于二氧化钛光催化剂具有光催化活性高、化学性质稳定、氧化能力强、适用范围广、无二次污染、价格便宜、无毒等优点成为世界上最当红的纳米光催化材料。但研究发现,在完成催化反应后,二氧化钛难以分离回收再利用,通过传统的分离方法重力沉降和离心分离,损耗率大、处理工艺复杂、成本高,不利于工业化应用。
目前,一种方法是将二氧化钛制成薄膜,然后将其负载于玻璃纤维网、硅片、活性炭、沸石、空心陶瓷球等载体上,制成负载型二氧化钛光催化剂。但是,由于这些载体的粒径尺寸比较大,二氧化钛光催化剂负载后导致其有效的比表面积降低,影响了对污染物的吸附作用和光催化活性,进而减弱了对有机废水的降解效果。
另一种方法是将纳米与磁性物质结合,制成核壳型磁性复合二氧化钛光催化剂。这种催化剂由赋予体系磁性的磁核和具有催化活性的二氧化钛外壳组成,完成光催化反应后在外加磁场的作用下进行分离回收。这样制备出来的核壳型磁性复合二氧化钛光催化剂既保持了二氧化钛纳米粒子的高比表面积和光催化活性,同时又易于从反应体系中分离回收,便于循环使用。
并且如何能使光催化剂在进行污水处理中同时兼具光催化降解效果和吸附效果,进而发现将磁性二氧化钛复合光催化剂将其负载在吸附效果的吸附剂表面上,可以进一步提高光催化降解效率,因为吸附剂的加入使污染物迅速聚集到磁性二氧化钛光催化剂的周围,从而提高降解速率。
实现思路