[发明专利]负载Ag/N－TiO2纳米膜的多孔陶粒的制备工艺

说明书

技术领域

本发明提供一种负载Ag/N-TiO₂纳米膜的多孔陶粒的制备工艺，属于功能陶瓷制备工艺技术领域。

背景技术

石油的使用与运输过程中都会有大量油类物质遗留在人们的身边，江河湖海都不同程度的受到污染。这些不溶于水的、飘浮在水面上的油类污染物质对人和海洋生物都会造成危害，含油废水的治理备受人们的关注，也成为目前水处理中的一大难题。近十几年来，国内外的集约化水产养殖业迅速发展。相对于传统的养殖方法来说，高密度集约化养殖需要的土地和水资源相对较少。虽然其经济优势很大，但也带来了严重的水质污染问题，引起水质污染的物质主要是有机物和氨氮类，主要由残饵、浮游生物的代谢产物及养殖动物的排泄物分解产生，水体中有机物和氨氮类物质含量的过高时常造成水质恶化，导致鱼类生长缓慢，甚至死亡或泛池。消除这些污染物的方法主要有生物膜、人工湿地、固定化微生物和投加高效微生物菌剂法等，前三种方法的成本高且很多有机物也很难除去。投加高效微生物菌剂法是简便易行的方法，但投放不当易于造成鱼虾中毒。

TiO₂半导体由于其具有良好催化活性、价廉、无毒及性能稳定等被广泛的研究和应用。但其太阳光的利用率低、负载困难给实际应用带来困难。金属离子的掺杂可以改善TiO₂可见光下光吸收活性，特别是贵金属本身就具有优良的电子和催化活性，与Au和Pt比较，Ag作为贵金属掺杂剂更为经济，且其又具有优良的抗菌杀菌作用，而更具开发应用价值。非金属元素特别中位于元素周期表中O周围的C、N、S和P等掺杂可以有效地降低TiO₂的能隙(＜3.00eV)而提高对可见光的吸收。

随着粉煤灰研发技术的日益成熟，粉煤灰水泥、混凝土掺和料、粉煤灰砌块和粉煤灰陶粒已被人们重视和利用，但目前全国粉煤灰平均利用率仅有50％，仍有每年5000万吨粉煤灰需占用土地或江河、海域等，给环境造成严重的污染，因此加强粉煤灰的利用，开拓粉煤灰的利用途径，仍是一个十分急迫的任务。国外陶粒品种中，粉煤灰陶粒约占总量的60～70％。国内从50年代开始研究粉煤灰陶粒，80年代初我国陶粒年产量为60万m²，到90年代中期年产量已达到280万m³，大多用于复合屋面扳和隔墙扳。陶粒作为一种新型水处理多孔添料，主要制备的方法是烧结法和蒸养法。烧结法一般用于制备多孔陶粒，在原料中添加适量比例的固体炭等成孔剂，烧结后炭挥发掉而留下气孔；蒸养法需要水泥作胶凝剂，多用于致密陶粒的制备。这些粉煤灰陶粒中所含粉煤灰量仅有50％左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决上述问题，集过滤、抗菌杀菌和可见光催化降解于一身，且能充分综合利用粉煤灰、成本低、工艺简单的负载Ag/N-TiO₂纳米膜的多孔陶粒的制备工艺。其技术内容为：

包括高比表面的多孔陶粒的制备和在多孔陶粒上制备纳米光催化-杀菌膜，其特征在于：(1)多孔陶粒的制备工艺中，原料采用-100目的粉煤灰、-100目的生石灰、-200目的高岭土和-200目的玻璃粉，四者按70∶6∶10∶14的重量比例混合，再添加上述原料总重量0.5～1％的氧化钛作为助烧结剂、20～30％的碳酸氢铵为发泡剂、60～65％的水为粘结剂，搅拌均匀制成粒径为1～2cm的颗粒，然后立即置于微波下发泡和干燥1～5min，这样所得陶粒坯体强度大，且体积膨胀大，即气孔率高，制成直径为2～5cm的多孔陶粒坯体，并将坯体在1100℃的高温炉中烧结1h制备得多孔陶粒；(2)采用溶胶-凝胶法制备复合掺杂的Ag/N-TiO₂溶胶，采用浸渍法将溶胶涂敷于多孔陶粒上，经干燥和煅烧成后制得负载Ag/N-TiO₂纳米膜的多孔陶粒。其中添加14％的玻璃粉是将废玻璃片粉碎而得，其作用是使在陶粒中形成部分闭孔，增大其在水中的浮力，使扁平状陶粒浮于水面而不沉降，添加氧化钛或氢氧化钛，可以降低陶粒的烧结温度50～100℃。