[发明专利]用于降解水中微量有机污染物的材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

    本发明涉及一种用于降解水中微量有机污染物，尤其是针对腐殖酸，磺胺嘧啶等有机污染物，属于水处理技术领域。

背景技术：

据相关报道显示，我国的七大水系、湖泊、水库、部分地下水和近岸海域已受到不同程度的污染，而且越来越多的新的微量有毒的污染物出现，潜在威胁着人类的健康。现阶段的水处理的方法和技术很多，主要有机械物理法、生物化学法、物理化学法、化学法、生物法、多级综合处理法等。但在众多传统的水处理技术中对这些微量的有机污染物很难处理。

从目前的研究状况看，TiO₂光催化氧化技术在水处理领域中有较好的发展，该技术对反应污染物无选择性且反应条件温无需高温高压。但TiO₂对紫外光具有很强的依赖性，由于二氧化钛的禁带能隙大( Eg= 3.2 eV) ，只能响应波长≤387nm的紫外光(占太阳光只有4%~6% ) 。可见TiO₂ 光催化剂对可见光的响应很差，这样既不能广泛利用太阳能而且二氧化钛粉末难以回收造成很大的资源浪费和二次污染等问题。 

在现阶段，对二氧化钛材料在印染废水处理方面的研究比较多，但在微污染水源中应用甚少，而且所研究的材料大部分都是在依赖紫外光条件下对目标污染物才会有较好的效果。如专利CN102897883A提供了一种腐殖酸降解材料Ag-TiO₂，这种材料存在必须在这紫外照射条件下才能够达到较好效果的问题。CN101033082A提供了一种制备二氧化钛复合纤维材料的方法，其虽对材料进行固化，但制备工艺比较复杂需要严格控制气体流量、沉积温度及烧结气氛和温度条件。 

发明内容：

本发明的主要目的在于解决现有材料回收困难，依赖紫外光高耗能的问题，提供一种效率高，直接利用太阳光，可重复利用的环境友好型材料。

本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法。 

本发明的还一目的还提供上述材料的应用。 

本发明的具体技术方案如下：

一种用于降解水中微量有机污染物的材料，该材料中各组分的质量百分比为：无水乙醇50~70%，稀盐酸0.5~2.5%，乙酸2%~5%，尿素0.2%~0.5%，氯化钯0.0005%~0.0035%，钛酸丁酯10%~30%，余量为去离子水；稀盐酸的质量浓度为10%。

上述材料的制备方法，该方法的制备过程如下： 

（1）室温下在容器中加入1/4上述无水乙醇，在不断搅拌下分别加入稀盐酸、水、尿素和氯化钯，持续搅拌40-80分钟直至完全溶解得到溶液A；

（2）另取一干燥容器，加入剩余无水乙醇，在400~600r/min的转速下剧烈搅拌，然后以1~2滴/秒的速度先后加入钛酸丁酯、乙酸，滴毕，继续搅拌20-60分钟，得到均匀透明的淡黄色溶液B；

（3）在400~600r/min的转速下剧烈搅拌下将A溶液以2~3滴/秒的速度滴加到溶液B中搅拌20-60分钟得到Pd-N-TiO₂溶胶材料。

上述材料的应用，该材料涂覆在玻璃纤维网格布、泡沫材料或陶瓷膜材料上，得到负载Pd-N-TiO₂的材料。 

上述材料的应用，具体包括以下步骤： 

取上述制备的溶胶材料，将玻璃纤维网格布洗净烘干后，匀速浸入已配置好的溶胶材料中，静置15~20s至其表面无气泡，然后匀速提拉出玻璃纤维网格放至通风处晾干；重复以上该操作3~4次，最后将覆盖薄膜的玻璃纤维布放入200℃~700℃恒温的马弗炉中煅烧1.5h~3h，取出冷却至室温得到负载Pd-N-TiO₂的材料。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明为了降低能量的消耗以及增加材料的回收利用率，自主研发响应可见光的改性材料，该材料通过合适的成份配比，设计了合适的工艺，通过掺杂钯和氮对TiO₂材料进行改性，从而使改性后的得到的Pd-N-TiO₂的材料，该材料能够响应可见光，而现有的TiO₂的材料只能响应响应波长≤387nm的紫外光(占太阳光4%~6% )。

本发明的改性后的TiO₂材料可以负载到玻纤网格布等载体上，负载后材料可通过过滤清洗直接回收利用。