[发明专利]用于处理印染废水的金属掺杂二氧化钛光催化降解材料及其制备方法

说明书

本发明公开了用于处理印染废水的金属掺杂二氧化钛光催化降解材料及其制备方法。通过配制含有醇类有机溶剂、水和表面活性剂的洗涤液对灯心草纤维进行洗涤，并配制同时含有钛、镍、锌元素的混合分散体系，将洗涤后的灯心草置于混合分散体系中充分反应，经清洗、烘干、焙烘后，采用原位合成的方法制备了用于处理印染废水的金属掺杂二氧化钛光催化降解材料。通过上述方式，本发明不仅能够利用灯心草纤维的多孔结构对光催化降解材料进行有效吸附，以便进行回收和再利用；还能够利用镍和锌对二氧化钛进行共掺杂，有效提高金属掺杂二氧化钛光催化降解材料的光催化能力，使其具有更快的降解速率和更高的降解效率，能够对不同类型的染料进行高效降解。

技术领域

本发明涉及有色污染光催化降解技术领域，特别是涉及一种用于处理印染废水的金属掺杂二氧化钛光催化降解材料及其制备方法。

背景技术

纺织行业的水污染一直是制约行业发展的重点难题，其中纺织印染废水的排放占到纺织行业废水排放总量的80％，对自然生态破坏严重。由于印染废水具有排放量大、成分复杂、COD值高等特点，一直是废水处理中的难题。传统的印染废水处理方法包括多道工序：染色废水→混凝沉淀→气浮法→砂石过滤→炭吸附→回用，工艺程序复杂且效率较低，早已不能满足当今废水处理的需求。近年来，光催化降解作为一种高效、节能，并且无二次污染的新型高效技术，逐渐被应用于印染废水的处理，而不同的光催化降解材料对印染废水中染料的降解效果不同，如何制备一种对染料降解效果优异的光催化降解材料是当前的研究重点。

在各类光催化降解材料中，二氧化钛光催化降解材料以其优异的理化性能和光催化效果成为当前研究最多的光催化剂。但单一的二氧化钛用于废水处理时，容易发生团聚，导致二氧化钛活性降低，并且难以分离回收。因此，负载型二氧化钛复合材料的开发受到了研究者的关注，而载体的选择则是研究关键。当前二氧化钛光催化材料的常用载体包括活性炭、陶瓷、碳纳米管、分子筛等，但使用这些载体的二氧化钛光催化材料仍存在光催化效率低、成本过高等问题。

公开号为CN109465038A的专利提供了一种用于降解染料废水的材料的制备方法，该方法以预处理后的灯心草纤维作为载体，利用其三维多孔结构及其高吸附性将二氧化钛吸附在其孔道中，不仅能够缩短制备流程，还能够有效提高二氧化钛的吸附牢度和负载量。但该专利中，起到光催化降解作用的仅为普通的二氧化钛，其光催化能力有限，导致其对染料废水的光降解效果不佳，其光降解速率和效率仍有待提高。此外，该制备方法采用黏性物质将二氧化钛直接粘在灯心草纤维表面，实际应用中可能因为二氧化钛脱落而造成二次污染。因此，有必要提高二氧化钛的光催化能力，使制备的二氧化钛光催化降解材料能够对印染废水起到更好的降解效果。

当前，二氧化钛光催化能力的提高常通过金属掺杂实现，但如何选择适宜的金属种类、掺量及其掺杂方法，以实现对印染废水的高效降解，仍是当前亟待解决的问题。

有鉴于此，当前仍有必要对金属掺杂二氧化钛光催化降解材料及其制备方法进行研究，使其能够用于处理印染废水，并具有较高的光降解速率和光降解效率。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够用于处理印染废水，且光催化降解速率快、效率高的金属掺杂二氧化钛光催化降解材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于处理印染废水的金属掺杂二氧化钛光催化降解材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将醇类有机溶剂和水按预定体积比混合均匀，得到混合溶液；再将表面活性剂置于所述混合溶液中，搅拌均匀后得到洗涤液；

S2、将灯心草纤维置于步骤S1得到的所述洗涤液中，经洗涤处理后进行烘干，得到洗涤后的灯心草纤维；

S3、将硝酸镍、硝酸锌和尿素按预定摩尔比混合后溶于水中，得到溶液A；将钛酸丁酯分散于乙醇中，得到溶液B；