[发明专利]醋酸锌改性活性炭纤维与二氧化钛复合材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种醋酸锌改性活性炭纤维与二氧化钛复合材料及其制备方法，属于环境工程技术领域，该复合材料同时具有优良的吸附性能和光催化性能，对于高浓度挥发性有机物具有高效的去除效果，而且，该复合材料的制备方法简单，制备成本低。该复合材料的制备方法包括如下步骤：将活性炭纤维浸于醋酸锌溶液中，进行超声处理，再进行真空浸渍处理，重复一次超声处理和真空浸渍处理，取出并烘干，得到醋酸锌改性活性炭纤维；配制二氧化钛前驱体的溶胶，将醋酸锌改性活性炭纤维浸泡于溶胶中，进行超声处理，再进行真空浸渍处理，重复一次超声处理和真空浸渍处理，取出并烘干，焙烧后得到复合材料。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，尤其涉及一种醋酸锌改性活性炭纤维与二氧化钛复合材料及其制备方法。

背景技术

石油石化行业作为国民经济的支柱产业，为社会发展提供必要的石油能源和化工产品，但同时带来的环境污染问题也日益突出。石化企业排放的废气组分复杂，其中以挥发性有机物(VOCs)为主要组分，包括多种有毒有害气体，例如苯系物、醛酮类、卤代烃、醇类等，其中，部分成分具有致癌性，严重威胁大气环境及人类健康。针对VOCs，主要处理技术为吸附、凝结、焚烧、催化燃烧、光催化等，然而单一的处理技术已不能实现污染物的高效去除，已有学者将吸附与光催化技术相结合，活性炭纤维与二氧化钛复合材料就是一类吸附与光催化相结合处理VOCs的新型材料。

目前，采用现在方法制备获得的活性炭纤维与二氧化钛复合材料，虽然实现了吸附与光催化的结合，但并不能实现一加一大于二的效果，主要原因是在活性炭纤维上负载二氧化钛，堵塞了活性炭纤维上的吸附孔道，降低了比表面积，从而降低了吸附性能，而且，大多数研究者制备的复合材料中，其二氧化钛只是负载在活性炭纤维表面，负载量较低，光催化能力较低，不能实现高效处理。

发明内容

本发明的目的在于提出一种醋酸锌改性活性炭纤维与二氧化钛复合材料及其制备方法，该复合材料同时具有优良的吸附性能和光催化性能，对于高浓度挥发性有机物具有高效的去除效果，而且，该复合材料的制备方法简单，制备成本低。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种醋酸锌改性活性炭纤维与二氧化钛复合材料的制备方法，包括如下步骤：

活性炭纤维改性：将活性炭纤维浸泡于醋酸锌溶液中，进行超声处理，再放入真空干燥箱中进行真空浸渍处理，重复一次超声处理和真空浸渍处理，将浸渍有醋酸锌的活性炭纤维取出并烘干，得到醋酸锌改性活性炭纤维；

负载二氧化钛：将钛酸四丁酯加入无水乙醇和乙酸的混合液中，搅拌后制得溶液A；将无水乙醇、乙酸和去离子水混合，搅拌后制得溶液B；在剧烈搅拌下，将溶液B逐滴滴入溶液A中，滴加完毕后搅拌，在室温条件下静置陈化，得到二氧化钛前驱体的溶胶；将醋酸锌改性活性炭纤维浸泡于溶胶中，进行超声处理，再放入真空干燥箱中进行真空浸渍处理，重复一次超声处理和真空浸渍处理，将浸渍有溶胶的醋酸锌改性活性炭纤维取出并烘干，焙烧后得到复合材料。

作为优选，所述醋酸锌溶液的浓度为0.01～0.05mol/L。

作为优选，所述活性炭纤维改性和负载二氧化钛步骤中，每次超声处理时间为10min，超声功率为5000Hz。

作为优选，所述活性炭纤维改性和负载二氧化钛步骤中，每次真空浸渍处理时间为10min，真空度为0.06～0.08Mpa。

作为优选，制备所述溶液A时，采用的无水乙醇和乙酸的混合液中无水乙醇和乙酸的体积比为2:1，无水乙醇和乙酸的混合液与钛酸四丁酯的体积比为51:10，搅拌时间为30min；制备所述溶液B时，无水乙醇、乙酸和去离子水的体积比为5:1:15，搅拌时间为30min；制备所述二氧化钛前驱体的溶胶时，所述溶液A与溶液B的体积比为61:42，滴加完毕后的搅拌时间为2h，静置陈化时间为24h。

作为优选，焙烧温度为450～500℃。