[发明专利]一种水环境修复材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种水环境修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

活性炭（AC）具有丰富的内部孔隙结构和较高的比表面积，是一种优良的吸附材料，尤其是吸附弱极性和非离子的共价分子，它是去除水中有机污染物最常用的吸附剂。但活性炭仅仅是吸附污染物，并没有对污染物进行降解。

1972 年，藤岛昭（Fujishima）等研究发现TiO₂单晶在紫外光照射下可以将H₂O分解成H₂和O₂，从此使得以TiO₂为基础的多相光催化技术得到了人们的极大关注。TiO₂是一种稳定的光化学物质，能有效光催化氧化水中几乎所有有机污染物，但是由于TiO₂在紫外线下发挥光催化作用，使得TiO₂的光催化作用未能充分发挥。以上方法对水环境修复效果均不能满足越来越高的使用需求。 

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种水环境修复材料，使其能在水体中有效吸附降解有机污染物。本发明的另一目的在于提供一种上述水环境修复材料的制备方法。本发明还有一面的是提供一种上述水环境修复材料的应用。

一种制备水环境修复材料的方法，包括以下步骤：

1）TiO₂前驱体的制备：

将20~30mL的TiCl₄滴加到10g粉末状AC的250mL的悬浮水溶液中，在0~5℃下水浴，以300r/min的速度强力搅拌1h后，继续滴加0.5mol/L的(NH₄)₂SO₄和12mol/L的浓HCl溶液反应0.5~1h，反应过程中保持TiCl₄：(NH₄)₂SO₄：HCl的摩尔比1:2:10；然后升温至95~100℃并保持1~1.5h，再以12~13mol/L的浓NH₃·H₂O调节pH值至7.5~8.5，继续反应1~1.5h；将固相产物于室温下陈化10~12h后洗涤，干燥和研磨，得到TiO₂前驱体；

2）制备氮掺杂TiO₂/AC：

将1.0g步骤1）制得的TiO₂前驱体移入管式石英反应器，将携带NH₃的N₂通入氨水中，进入石英反应器，以10~20℃/min速度升温煅烧，尾气用酸吸收；在500℃，NH₃/N₂气氛中持续煅烧4h制备得到氮掺杂TiO₂/AC。

步骤1）中所述的粉末状AC的粒径小于100目，比表面积为1150m²/g。

步骤1）反应过程中所述的TiCl₄：(NH₄)₂SO₄：HCl的摩尔比1:2:10。

步骤2）所述的管式石英反应器的直径为2.5cm，N₂的通入速度为20mL/min。

按照以上任一方法所制备的水环境修复材料。

所述的水环境修复材料的在吸附的有机污染物中的应用。

有益效果：与现有技术相比，本发明的水环境修复材料既能有效地吸附有机污染物，也能充分发挥TiO₂的光催化作用，在太阳光下对吸附的有机污染物进行光解，达到水体生态修复和水质净化作用，应用广泛，同时该水环境修复材料的制备简单，无废气污物的排放，有益环境，具有很好的实用性。

附图说明

图1为实施例1的氮掺杂TiO₂/AC扫描电子显微镜图片；

图2为TON/AC光催化剂和苯酚降解率关系图；

图3为TON/AC光催化剂使用次数和苯酚降解率关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种制备水环境修复材料的方法，包括以下步骤：

1）TiO₂前驱体的制备：