[发明专利]一种吸附-光催化降解染料废水的纳米材料制备方法

说明书

本发明涉及一种吸附‑光催化降解染料废水的纳米材料制备方法，属于环境纳米材料新功能技术领域。采用喷雾热解法制备TiO₂薄膜样品；将TiO₂薄膜样品破碎成粉末，加入去离子水超声处理，加入NaOH溶液磁搅拌，加入AgNO₃溶液得到混合溶液B；将十六烷基三甲基溴化铵溶于CCl₄溶液得到有机溶液，将有机溶液缓慢加入到混合溶液B中，搅拌后在卤素灯下进行光还原，得到AgBr‑TiO₂粉末；将AgBr‑TiO₂粉末醋酸溶液超声，加入壳聚糖粉末后依次加入交联剂甲醛以及添加剂聚乙烯醇；静置、脱泡、流延成膜、自然风干得到膜，将膜浸入到NaOH溶液中，得到吸附‑光催化降解染料废水的纳米材料，交联壳聚糖/AgBr‑TiO₂。本发明制备具有吸附和光催化双重特性的交联壳聚糖负载Ag⁺掺杂纳米TiO₂复合材料。

技术领域

本发明涉及一种吸附-光催化降解染料废水的纳米材料制备方法，属于环境纳米材料新功能技术领域。

背景技术

现代工业的崛起促进了经济的飞速发展，高速工业化进程中所引发的水污染问题日益严重。染料作为一种重要的精细化工产品，与人类的衣食住行密切相关。我国是染料大国，染料年产能约为130万吨，占全球产能的60%以上，市场份额占全球40%以上；在环保部发布的《环境保护综合名录》（2017年版）中，一共有885项产品列入“高污染、高环境风险”目录，其中涉及染料的就高达200余项。染料废水色度大，有机污染物浓度、生物需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)高，组分复杂，实际生产中水质变动范围大，对动物乃至人类都具有毒害、致畸和致癌的潜在作用。染料废水的有效治理一直是困扰行业发展的难题。常用的染料废水处理方法比较如表1所示。

表1 各种染料废水处理方法比较

光催化技术是利用半导体材料作为催化剂，通过紫外光或可见光的辅助作用，催化氧化难降解有机废水的方法，是当今废水处理的重要研究方向。该技术的出现，有效地克服了传统方法中存在的诸如投资大、费用高、工序多、范围窄、效率低等缺点；纳米TiO₂在光照下易被激发，产生光生电荷，其光生空穴的氧化电位以标准氢电位计算为3.0eV;光生电子可以使空气中的氧还原成活性氧化物质，使TiO₂表现出极强的氧化还原能力。纳米TiO₂不仅能氧化降解多种有机物，而且能够将有机物最终降解为CO₂和H₂O等无机小分子，实现有机物的彻底矿化。但是可见光利用率低和光量子效率低是限制纳米TiO₂实用化的两个主要瓶颈因素，宽带隙半导体TiO₂只能被紫外光激发，而太阳光中紫外光所占的比例不到5%，且90%的光生电子与空穴在10ns的时间内就发生复合，只有少量的光生电荷参与了光催化反应。

AgBr的带隙能约为2.6eV，光照过程中可以吸收光生电子，光生空穴被Br^-捕获；AgBr作为一种重要的无机光敏感剂，在可见光区具有很高的感光度，能够很好地弥补纳米TiO₂可见光利用率低的缺陷，使TiO₂具有可见光催化活性。壳聚糖是一种天然高分子化合物，高分子链段中含有-NH₂，-OH活性基团与重金属离子形成配合化合物，可制成高分子吸附剂吸附重金属离子。壳聚糖对Ni⁺、Zn⁺、Cd⁺以及一些稀土金属离子都与很好的吸附能力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种吸附-光催化降解染料废水的纳米材料制备方法。本发明通过以下技术方案实现。

一种吸附-光催化降解染料废水的纳米材料制备方法，其包括以下步骤：