申请日2014.09.18
公开(公告)日2015.01.07
IPC分类号B01J27/18; B01J21/06; C02F101/38; C02F101/34; C02F1/30
摘要
本发明涉及一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法。本发明采用钛盐混凝剂混凝后的钛系污泥为原料，将其烘干，高温煅烧制得复合光催化剂，该复合光催化剂该复合絮凝剂为黄白色粉末，X射线衍射显示主要为锐钛型二氧化钛。本发明实现了污泥的资源化利用，为污泥的综合利用提供了新思路。制得复合光催化剂光催化活性较强，分散性较好，可广泛适用于给水、废水处理，造纸、纺织印染、日用化工等领域，并实现了混凝污泥的资源化利用。
权利要求书
1.一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，包括步骤如下：
(1)将钛盐混凝剂加入到待处理水中在常温下搅拌混凝，所述钛盐混凝剂的投加量为18～38mg/L，以钛的质量计;所述待处理水的pH值为1～10;
(2)步骤(1)混凝后得到的沉淀物进行真空抽滤，制得钛系混凝污泥，将钛系混凝污泥于90～105℃下干燥8～12h，干燥后污泥研磨成粉末，过100～120目筛，制得钛系污泥粉;
(3)将制得钛系污泥粉置于马弗炉中，以8～10℃/min的升温速率升温至500～700℃，于500～700℃煅烧8～12h;
(4)经(3)煅烧后的钛系污泥粉洗涤3～5次后，于90～105℃下干燥8～12h;
(5)步骤(4)中烘干后的粉末再次研磨，过120～160目筛，即得该复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，所述步骤(1)的钛盐混凝剂为四氯化钛、硫酸钛、二氯氧钛或硫酸氧钛中的一种。
3.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，所述待处理水的pH值为2～6。
4.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，所述待处理水为地表水或有机废水，有机废水优选生活污水或印染废水;进一步优选的，所述的待处理水为pH值2～6的有机废水。
5.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，步骤(1)搅拌混凝的具体步骤如下：先以100～400r/min的转速快速搅拌1～3min，然后再以20～60r/min的转速搅拌15～20min。
6.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，钛盐混凝剂的投加量为25～30mg/L。
7.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，步骤(2)钛系混凝污泥干燥温度为98～100℃下干燥10～11h，真空抽滤采用中速定量滤纸进行抽滤。
8.根据权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，其特征在于，步骤(3)中钛系污泥粉煅烧温度为650℃，煅烧时间为10h，升温速率为10℃/min。
9.权利要求1所述的基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法制得的复合光催化剂的应用，应用于给水、废水处理、造纸、采矿、纺织印染、日用化工产生的废水光催化处理，复合光催化剂的投加量一般在0.5～3g/L，优选投加量1～2g/L，紫外光的强度10～20W/m2。
说明书
一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，属于环境与化学技术领 域。
背景技术
在给水处理中，混凝工艺是一种常见的工艺;在污水处理中，化学强化一级处理工艺 化学絮凝强化法可以较少的投入较大地提高有机化物和其它污染物的去除率;在工业废水 处理的过程中，也经常使用混凝剂。因此，混凝工艺在水处理中的应用非常广泛。近年 来，钛盐因其生物安全性及其较优良的混凝效果得到广泛关注。早在1937年，W.V.Upton 等人就利用钛盐去除水中的氟离子。之后硫酸钛又被用于有色废水的处理，且效果优于传 统的铝盐混凝剂。此后研究发现，钛盐极易水解，具有良好的网布卷扫及吸附架桥作用， 作为水处理药剂能够有效降低出水浊度，去除水体中的有机污染物，且在低温条件下混凝 效果优于传统铝盐和铁盐混凝剂。钛系混凝剂与铝系，铁系混凝剂相比，絮体颗粒大，且 沉降速度明显优于传统混凝剂。
同时，混凝后污泥处理问题是近年来水处理行业亟待解决的难题。现阶段，污泥处理 的方式主要有堆弃、填埋和综合利用等。前两种处理方式占用大量土地，且造成了环境的 二次污染;对污泥的综合利用主要有酸化法，酸化法、碱化法、离子交换法、膜法，但这 些方法也因为回收利用率低、成本高，导致了污泥的综合利用不足。因而，混凝污泥的处 理问题也亟待解决。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法， 制备出的复合光催化剂具有良好光催化效果的。
本发明的技术方案如下：
一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法，包括步骤如下：
(1)将钛盐混凝剂加入到待处理水中在常温下搅拌混凝，所述钛盐混凝剂的投加量为 18～38mg/L，以钛的质量计;所述待处理水的pH值为1～10;
(2)步骤(1)混凝后得到的沉淀物进行真空抽滤，制得钛系混凝污泥，将钛系混凝 污泥于90～105℃下干燥8～12h，干燥后污泥研磨成粉末，过100～120目筛，制得钛系污泥 粉;
(3)将制得钛系污泥粉置于马弗炉中，以8～10℃/min的升温速率升温至500～700℃， 于500～700℃煅烧8～12h;
(4)经(3)煅烧后的钛系污泥粉洗涤3～5次后，于90～105℃下干燥8～12h;
(5)步骤(4)中烘干后的粉末再次研磨，过120～160目筛，即得该复合光催化剂。
本发明优选的，所述步骤(1)的钛盐混凝剂为四氯化钛、硫酸钛、二氯氧钛或硫酸氧 钛中的一种。
本发明优选的，所述待处理水的pH值为2～6。钛盐混凝剂混凝过程中，钛离子逐步 水解产生一系列水解产物，最终生成Ti(OH)4沉淀，经试验证明当待处理废水的pH值为 2～6时，促进钛盐混凝剂的水解反应，更有利于混凝反应，使混凝形成的絮状体明显增 大，沉降性能明显提高，能得到更大量的混凝沉淀物，本发明进一步优选的，所述的待处 理废水的pH值为2。
本发明优选的，所述待处理水为地表水或有机废水，有机废水优选生活污水或印染废 水;进一步优选的，所述的待处理水为pH值2～6的有机废水。
本发明优选的，步骤(1)搅拌混凝的具体步骤如下：先以100～400r/min的转速快速 搅拌1～3min，然后再以20～60r/min的转速搅拌15～20min。
本发明优选的，钛盐混凝剂的投加量为25～35mg/L。
本发明优选的，步骤(2)钛系混凝污泥干燥温度为98～100℃下干燥10～11h。
本发明优选的，步骤(2)真空抽滤采用中速定量滤纸进行抽滤。中速定量滤纸可市购 得到。中速定量滤纸购自抚顺市民政滤纸厂，型号202，标准号No.GB/T1914-2007.
本发明优选的，步骤(3)中钛系污泥粉煅烧温度为650℃，煅烧时间为10h，升温速 率为10℃/min.
步骤(4)煅烧后的钛系污泥粉用稀硫酸/稀盐酸酸或水抽滤洗涤。
干燥后污泥研磨成粉末，过100～120目筛，污泥先研磨成粉末，使污泥先进一步细 化，细化后的污泥可以使有机废水中更多的C，P等元素嵌入到钛系污泥的间隙中，并使 C，P元素分布的更均匀，实验证明嵌入C，P元素的钛系污泥经高温煅烧后，使最终制得 的复合光催化剂光催化活性提高，比表面积大，分散性好，并明显高于现有纯TiO2的光催 化效果。
本发明制得的复合光催化剂外观为黄白色粉末，X射线衍射图谱分析主要晶型为锐钛 型。
本发明基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法制得的复合光催化剂的应用，应用 于给水、废水处理、造纸、采矿、纺织印染、日用化工领域。
进一步优选的，本发明的复合光催化剂应用于给水、废水处理、造纸、采矿、纺织印 染、日用化工废水光催化处理，复合光催化剂的投加量一般在0.5～3g/L，优选投加量1～2 g/L，紫外光的强度10～20W/m2。
本发明选用pH值为2～6的有机废水，钛盐混凝过程中，促进钛盐混凝剂的水解反应， 更有利于混凝反应，钛离子逐步水解产生一系列水解产物，并最终生成Ti(OH)4沉淀，使混 凝形成的絮状体明显增大，沉降性能明显提高，能得到更大量的混凝沉淀物，干燥后污泥 研磨成粉末，过100～120目筛，污泥先研磨成粉末，使污泥先进一步细化，细化后的污泥可 以使有机废水中更多的C，P等元素嵌入到钛系污泥的间隙中，并使C，P元素分布的更均 匀，在煅烧过程中，附带沉淀的有机物会生成二氧化碳，氮气，水等，水中的Ti(OH)4会生 成具有光催化活性的TiO2。同时，污泥中的C，P等元素也会有部分残留在煅烧后的污泥 中，本发明采用的原料为钛盐混凝剂混凝后的钛系污泥，将其烘干，煅烧制得复合光催化 剂，不仅实现了污泥的资源化利用，为钛系污泥的综合利用提供了新思路，并且制得的复 合光催化剂比表面积大，分散性好，光催化效果明显高于现有纯TiO2的光催化效果。
本发明的一种基于钛系混凝剂混凝污泥制备复合光催化剂与现有技术相比具有如下优 良效果：
1、本发明的一种基于钛系混凝剂混凝污泥制备的复合光催化剂所采用的原料为钛盐混 凝剂混凝后的钛系污泥，将其烘干，高温煅烧制得复合光催化剂，实现了污泥的资源化利 用，为污泥的综合利用提供了新思路。
2、本发明采用pH值为2～6的有机废水与钛盐混凝剂进行混凝，混凝形成的絮状体明 显增大，沉降性能明显提高，能得到更大量的混凝沉淀物，干燥后污泥研磨成粉末，过 100～120目筛，污泥先研磨成粉末，使污泥先进一步细化，细化后的污泥可以使有机废水 中更多的C，P等元素嵌入到钛系污泥的间隙中，并使C，P元素分布的更均匀，在煅烧过 程中，污泥中的C，P等元素也会有部分残留在煅烧后的污泥中，制得的复合光催化剂分散 性较好，光催化性能优良，光催化效果明显高于现有纯TiO2的光催化效果。
3、本发明制得的复合光催化剂与普通制备二氧化钛光催化剂的制备流程，能耗大小基 本相似，且光催化活性强。
