申请日2013.12.17
公开(公告)日2014.04.02
IPC分类号C25B1/00; B01J37/34; B01J21/06
摘要
本发明公开了一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法，所述制备步骤如下：选取贵金属金片或铂片为阳极，等面积无涂层的301不锈钢片或铝片作为阴极;依次用洗衣粉、丙酮及乙醇对阳极除油，并用丙酮、无水乙醇和去离子水分别超声15分钟，干燥，备用;用4#金相砂纸对阴极极板进行打磨，依次用洗衣粉、丙酮、无水乙醇洗涤阴极极板除油，再放入盐酸和乙醇体积比为1∶1的混合溶液中腐蚀1～5分钟，用丙酮、无水乙醇和去离子水分别超声15分钟，干燥，备用。本发明利用制革加工中钛鞣废水设计制备的TiO2为纯锐钛矿型光催化剂具有光热稳定性好，活性高，可多次重复使用，对难降解的染料废水有良好的降解效果。
权利要求书
1.一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法，其特征在于，所述制备 步骤如下：
(1)选取贵金属金片或铂片为阳极，等面积无涂层的301不锈钢片或铝 片作为阴极;
(2)依次用洗衣粉、丙酮及乙醇对阳极除油，并用丙酮、无水乙醇和去离 子水分别超声15分钟，干燥，备用;
(3)用4#金相砂纸对阴极极板进行打磨，依次用洗衣粉、丙酮、无水乙 醇洗涤阴极极板除油，再放入盐酸和乙醇体积比为1∶1的混合溶液中腐蚀1～ 5分钟，用丙酮、无水乙醇和去离子水分别超声15分钟，干燥，备用;
(4)将步骤(2)所得的阳极板和步骤(3)所得的阴极板放置在已有白 湿皮钛鞣废水，或复鞣废水作为电解液的无隔膜的电解槽中，两极相距40mm， 控制电压4～12V，电解槽温度控制在20～30℃，电解时间为10～30min，得白 色沉淀;
(5)将步骤(4)所得的白色沉淀进行离心分离，用去离子水反复洗涤 3～5次后烘干，用玛瑙研钵研磨后，置于坩埚中，在马氟炉中煅烧，得淡黄色 的粉末。
2.根据权利要求1所述的一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法， 其特征在于，所述电解液的主要成分为：单宁：1～5%，甲酸：0.1～2%，钛鞣 剂：10～60%，硝酸钾：1～6%，丙烯酸：0.1～2%，双氰胺：1～5%，加脂剂：0.1～1%。
3.根据权利要求2所述的一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法， 其特征在于，所述钛鞣废水的pH值为2.5～3.8。
4.根据权利要求2所述的一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法， 其特征在于，所述钛鞣废水的钛浓度为0.5～250mg/L。
5.根据权利要求2所述的一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法， 其特征在于，所述钛鞣废水需经过0.01mm以下筛网过滤以处理去除其中的悬 浮性颗粒物。
6.根据权利要求1所述的一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法， 其特征在于，所述步骤(5)中煅烧时间：30min～4h，煅烧温度为：200～450℃， 所述马氟炉为厢式马氟炉。
说明书
一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法
技术领域
本发明涉及一种以废治废，利用电解制革鞣制中的钛鞣废水制备高活性纯 锐钛矿型TiO2的方法。
背景技术
制革鞣制过程是制革工业中最主要的过程之一，全球90%以上制革生产都 要进行鞣制过程，世界年均铬鞣剂需求量达40万t，造成了皮革废水中铬污染。 目前部分鞋面、服装、沙发和皮件所需的轻革生产中已部分采用锆、钛鞣制或 多金属结合鞣制，其中钛鞣剂因综合性能仅次于铬鞣剂，使其产品数量呈逐年 增长趋势。但是，使用新的钛鞣废水虽然使鞣制废水中的铬浓度及单位产品铬 消耗量大幅度降低，但又带来新的钛离子污染，尤其是大部分鞣制废水为强酸 性，使钛以自由离子或钛的配合物形式存在，对废水生化系统中的微生物具有 潜在毒性，急需将其回收利用。
TiO2作为一种性能稳定、价格低廉、催化活性高(与金红石比较)的优良 光催化剂，已在降解染料废水、农药废水、表面活性剂、卤代废水、无机废水 等方面显示出了极佳的潜力，国际上已经将TiO2商品化，应用于陶瓷净化、 涂料、杀菌等方面。市面上作为光催化剂使用的TiO2主要涉及两种晶型：锐钛 矿型和金红石型，锐钛矿型TiO2的催化性能远远高于金红石型。
目前锐钛矿型TiO2比较成熟的制备方法主要为：溶胶凝胶法和沉积法，但 都存在反应时间长，晶形难于控制等缺点。其中溶胶凝胶法主要用于制备TiO2粉末，而沉积法主要用于制备TiO2薄膜。粉末型TiO2具有较大的比表面积，在 光催化过程中具有较高的活性，同时，钛鞣废水自身含有大量的钛鞣剂，其主 要成分为硫酸氧钛复盐，在水中极易水解成为钛的羟基配合物，后者在电解过 程中可形成氧化钛。
本发明结合电化学法和粉末型TiO2的优点，依据以废治废的思想，以制 革过程中钛鞣废水的成分为基础，发明一种电解制备锐钛矿型TiO2的方法， 并将制备得到的催化剂用于光催化降解染料废水得到较好的结果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法， 同时利用制革过程中产生的白湿皮钛鞣或复鞣废水，制备锐钛矿型TiO2光催 化剂的同时，可利用其降解皮革染料废水，实现循环经济。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种利用钛鞣废水制备TiO2光催化剂的方法，所述制备步骤如下：
((1)选取贵金属金片或铂片为阳极，等面积无涂层的301不锈钢片或铝 片作为阴极;
(2)依次用洗衣粉、丙酮及乙醇对阳极除油，并用丙酮、无水乙醇和去离 子水分别超声15分钟，干燥，备用;
(3)用4#金相砂纸对阴极极板进行打磨，依次用洗衣粉、丙酮、无水乙 醇洗涤阴极极板除油，再放入盐酸和乙醇体积比为1∶1的混合溶液中腐蚀1～ 5分钟，用丙酮、无水乙醇和去离子水分别超声15分钟，干燥，备用;
(4)将步骤(2)所得的阳极板和步骤(3)所得的阴极板放置在已有白 湿皮钛鞣废水，或复鞣废水作为电解液的无隔膜的电解槽中，两极相距40mm， 控制电压4～12V，电解槽温度控制在20～30℃，电解时间为10～30min，得白 色沉淀;
(5)将步骤(4)所得的白色沉淀进行离心分离，用去离子水反复洗涤 3～5次后烘干，用玛瑙研钵研磨后，置于坩埚中，在马氟炉中煅烧，得淡黄色 的粉末。
所述电解液的主要成分为：单宁：1～5%，甲酸：0.1～2%，钛鞣剂：10～60%，硝 酸钾：1～6%，丙烯酸：0.1～2%，双氰胺：1～5%，加脂剂：0.1～1%。
所述钛鞣废水的pH值为2.5～3.8。
所述钛鞣废水的钛浓度为0.5～250mg/L。
所述钛鞣废水需经过0.01mm以下筛网过滤以处理去除其中的悬浮性颗粒 物。
所述步骤(5)中煅烧时间：30min～4h，煅烧温度为：200～450℃，所 述马氟炉为厢式马氟炉。
本发明的有益效果在于利用钛鞣废水设计制备的TiO2为纯锐钛矿型光催 化剂具有光热稳定性好，活性高，对难降解的染料废水有良好的降解效果。
