專利名稱：一種凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理和材料化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
2010年上海世博會(huì)的直飲水系統(tǒng)及時(shí)為廣大游客提供了可飲用的凈水，給人們留下了深刻的印象。上海飲用水的質(zhì)量一直備受廣大市民的關(guān)注，能不能讓這種直飲水技術(shù)進(jìn)入到千家萬(wàn)戶的普通百姓家庭？經(jīng)過(guò)調(diào)研了解到，世博直飲水主要采用了高科技超濾膜處理技術(shù)，這種高新凈水處理方法往往采用顆?；钚蕴窟^(guò)濾、超濾膜組件分離和紫外線燈 管消毒等由多種聯(lián)用技術(shù)組成的多級(jí)處理工藝。這種技術(shù)處理效果好，水中的各種微污染物幾乎完全去除，并且細(xì)菌等指標(biāo)也完全達(dá)到直接飲用的衛(wèi)生指標(biāo)。但也存在一些不容忽視的問(wèn)題，如處理系統(tǒng)較為復(fù)雜，濾膜的成本較高，而且濾膜需要定期維護(hù)和更換；同時(shí)紫外線殺菌的能耗也較大。因此成本較高，目前還沒(méi)有推廣到普通百姓家庭中。由此可見(jiàn)，其關(guān)鍵問(wèn)題是，能否有一種更為廉價(jià)、簡(jiǎn)便的飲用水處理方法，既能有效地去除自來(lái)水中微污染物，又能起到殺菌的功能？
事實(shí)上我們知道，目前市場(chǎng)上推出的一些家庭凈水產(chǎn)品主要是以活性炭吸附材料為主，通過(guò)過(guò)濾吸附起到凈化微污染物作用，但殺菌效果不明顯，處理后的水不能直接飲用。而一些空氣凈化器則是以一種二氧化鈦光催化劑為主，通過(guò)紫外光照射起到凈化空氣中的污染物氣體并且殺菌的效果，但這種技術(shù)不能很好地應(yīng)用于自來(lái)水的凈化和殺菌處理。由此我們產(chǎn)生了一種想法，能否將這兩種方法結(jié)合起來(lái)？進(jìn)一步地我們產(chǎn)生了這樣的思路能不能首先采用一種吸附性能很強(qiáng)的材料先將水中的微污染物吸附？碳?xì)饽z是一種新型輕質(zhì)納米多孔無(wú)定型炭素材料，其孔隙率高達(dá)80% 90%，比表面積高達(dá)500m2/g-1000m2/g，具有優(yōu)異的吸附性能，是通?；钚蕴课讲牧系? 10倍。為此，本發(fā)明基于碳?xì)饽z的良好吸附性能進(jìn)行新功能的拓展和創(chuàng)新。在此基礎(chǔ)上，能否再利用光催化劑將污染物光照催化分解，使得這種吸附劑能夠立即自潔凈并保持很好的吸附功能呢？而且，能不能不采用紫外燈照射這種復(fù)雜裝置，而是直接采用自然光或者可見(jiàn)光照射就能起到催化分解作用，并且同時(shí)殺滅水中的細(xì)菌呢？眾所周知，溴化銀(如AgBr)是一種優(yōu)良的感光劑，被廣泛應(yīng)用于膠片的原材料。在感光過(guò)程中，AgBr能夠吸收自然光，并將AgBr分解生成Ag原子，經(jīng)過(guò)反復(fù)吸收光子可以形成許多細(xì)小的Ag納米粒子(2AgBr=2Ag+Br2)。曝光后形成了 Ag和AgBr的復(fù)合體。而Ag,尤其細(xì)小的Ag納米粒子又具有很強(qiáng)的殺菌作用。為此，采用將AgBr感光劑和二氧化鈦光催化劑負(fù)載到柱狀的碳?xì)饽z吸附劑表面，并把它作為處理自來(lái)水的吸附凈化柱子，制備出具有一種凈化-殺菌-自潔凈多功能、一體化的感光型高效吸附柱材料，并應(yīng)用于飲用水的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，具有凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明提出的凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法，具體步驟如下
(1)柱狀碳?xì)饽z上TiO2的負(fù)載
(I. I)在室溫下，將四氯化鈦液體緩慢滴加到用磁力攪拌器攪拌的無(wú)水乙醇中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20-28小時(shí)，得到澄清黃綠色溶液；其中四氯化鈦與無(wú)水乙醇的體積比為I :3-1 4 ；
(I. 2)將柱狀碳?xì)饽z浸入步驟(I. I)溶液中20-40分鐘，取出后烘干，冷卻，該步驟重復(fù)3次；
(1.3)在通氮?dú)獗Ｗo(hù)的管式爐中以2°C rniiT1的升溫速率升溫至450-500°C，煅燒I. 5-2. 5小時(shí)后冷卻至室溫，得到兼?zhèn)湮胶凸獯呋瘽崈裟芰Φ呢?fù)載TiO2碳?xì)饽z；
(2)感光劑的負(fù)載
(2. I)將步驟(I. 3)制備得到的負(fù)載TiO2碳?xì)饽z懸吊并浸沒(méi)于蒸餾水中，攪拌下加入十六烷基溴化銨(CTAB)，繼續(xù)攪拌I. 5-2. 5小時(shí)，形成均勻的懸浮液；其中十六烷基溴化銨的加入量為蒸餾水質(zhì)量的1-2% ；
(2.2)滴加2-3mL濃度為O. 5mol/L的AgNO3溶液，持續(xù)不斷攪拌10_18h后取出，用蒸餾水洗滌干凈后在烘干，在負(fù)載TiO2碳?xì)饽z的表面獲得一層均勻的AgBr感光劑；
(2. 3)在通氮?dú)獗Ｗo(hù)下在管式爐中按廣5°C /min的升溫速率升至45(T550°C，進(jìn)行熱處理3 5h，然后冷卻至室溫，制備得到凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料。
利用本發(fā)明方法制備得到的感光型吸附柱材料應(yīng)用于微污染水的處理，具體步驟為將微污染水溶液分別從感光吸附柱的上端流經(jīng)不同長(zhǎng)度的吸附柱，收集吸附柱下端的出水。通過(guò)測(cè)定微污染水在通過(guò)吸附柱前后的進(jìn)水和出水的吸光度，計(jì)算水中微污染物的去除率，并確定合適的吸附柱長(zhǎng)度。本發(fā)明方法制備的感光型吸附柱材料，所述新型吸附材料具有良好的殺菌效果，殺菌效果測(cè)試方法為，采用自來(lái)水管中的末稍水為試驗(yàn)水，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將自來(lái)水末稍水在敞開(kāi)的燒杯中存放I天后再進(jìn)行殺菌效果的試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)首先測(cè)定50mL進(jìn)水水樣中的細(xì)菌總數(shù)，然而分別流經(jīng)長(zhǎng)度為2 10cm、負(fù)載了 AgBr感光劑和TiO2光催化劑的感光型碳?xì)饽z吸附柱(材料制備中第一步+第二步)進(jìn)行吸附處理，測(cè)定出水水樣中的細(xì)菌總數(shù)。對(duì)比的實(shí)驗(yàn)是將一定體積的進(jìn)水水樣分別通過(guò)僅僅負(fù)載了 TiO2光催化劑的碳?xì)饽z吸附柱(材料制備中第一步)進(jìn)行吸附處理，然后測(cè)定出水水樣中的細(xì)菌總數(shù)。殺菌率通過(guò)水樣處理前后細(xì)菌總數(shù)的變化百分率計(jì)算得到。本發(fā)明方法制備的感光型吸附柱材料，所述新型吸附材料具有良好的自凈能力，自凈能力測(cè)試方法為將上述已經(jīng)處理吸附了模擬微污染水溶液的吸附柱，從處理裝置上拆卸下來(lái)后，在自然光照射下分別放置f 12小時(shí)后，再放入水中洗滌浸泡30分鐘，然后測(cè)定洗滌水的吸光度?？疾煸谧匀还庹丈洳煌瑫r(shí)間后洗滌水吸光度值的變化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將溴化銀感光劑和二氧化鈦光催化劑負(fù)載到一種比活性炭具有更強(qiáng)吸附性能、呈柱狀的碳?xì)饽z材料表面，研制出新穎感光型高效吸附材料，并把它作為處理自來(lái)水的浄化吸附柱，這種新型高效吸附柱材料不僅同時(shí)具有吸附凈化水質(zhì)和殺菌一體化的功能，而且本身還能通過(guò)感光作用將吸附了的微污染物氧化分解，具有自潔凈功能。其創(chuàng)新點(diǎn)還在于利用碳?xì)饽z吸附功能將水中微污染物過(guò)濾，利用AgBr感光劑光照形成的Ag納米粒子的殺菌功能有效殺滅水中的細(xì)菌，同時(shí)利用AgBr能夠吸收自然光，與ニ氧化鈦復(fù)合后形成的感光型光催化劑能將已吸附的污染物催化分解并獲得自潔凈的功能，三者巧妙地結(jié)合為一體。具體包括以下優(yōu)點(diǎn)
(I)將溴化銀(AgBr)感光劑和ニ氧化鈦光催化劑負(fù)載到ー種比活性炭具有更強(qiáng)吸附性、呈柱狀的碳?xì)饽z材料表面，研制出了新穎感光型高效吸附材料，可把它作為處理自來(lái)水的凈化吸附柱。(2)本發(fā)明研制得到的這種感光型吸附柱對(duì)自來(lái)水中細(xì)菌具有較好的殺菌能力。該新型感光型碳?xì)饽z具有殺菌功能可能是由于兩方面的作用引起的。一方面是由于AgBr感光劑吸收了自然光后，分解產(chǎn)生Ag原子2AgBr = 2Ag + Br2。經(jīng)過(guò)反復(fù)吸收光子在吸附柱表面形成了許多細(xì)小的Ag納米粒子，銀尤其細(xì)小的Ag納米粒子對(duì)細(xì)菌具有很強(qiáng)的殺菌 作用。另ー方面，碳?xì)饽z有很強(qiáng)的吸附性能，也可能對(duì)于細(xì)菌有較好的過(guò)濾效果。而不負(fù)載AgBr感光劑的傳統(tǒng)吸附材料，由于沒(méi)有Ag納米粒子的殺菌功能，主要是依靠吸附劑的過(guò)濾效果，因而殺菌率較低。(3)同時(shí)，這種新型吸附柱不僅具有很好的吸附凈化自來(lái)水中微污染物質(zhì)的能力和殺菌效果，而且自身能在自然光照射下將吸附了的微污染物氧化分解，具有自潔凈功能，即這種感光型碳?xì)饽z吸附柱在吸附了微量的污染物后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的自然光照射后會(huì)逐漸自行去除吸附了的污染物質(zhì)。該感光型吸附柱具有的這種自潔凈能力，主要是因?yàn)楦泄庑臀街砻尕?fù)載了 TiO2和AgBr兩種材料。TiO2是ー種光催化劑，AgBr是ー種感光劑，能夠吸收可見(jiàn)光，兩者復(fù)合后利用可見(jiàn)光，慢慢地光催化氧化，產(chǎn)生羥基自由基，大約經(jīng)12小時(shí)至I天的時(shí)間可以氧化分解吸附的污染物，從而獲得自潔凈能力。


圖I為感光型吸附柱對(duì)模擬的微污染水中甲基橙的浄化效果。圖2為感光型吸附柱處理水樣品過(guò)程中細(xì)菌總數(shù)的變化曲線。圖3為感光型吸附柱處理水樣品過(guò)程中殺菌效率的變化曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I
ー種制備エ藝簡(jiǎn)單，成本低廉，具有浄化-殺菌-自潔凈多功能、一體化的新穎感光型高效吸附柱材料制備方法，具體包括以下步驟
在室溫下，將25ml四氯化鈦液體緩慢滴加到用磁力攪拌器攪拌的75ml無(wú)水こ醇中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌24小時(shí)，得到澄清黃緑色溶液；接著，將圓柱狀的碳?xì)饽z浸入上述溶液中30分鐘，取出后在90 C供箱中放直I小時(shí)，待冷卻后重復(fù)3次上述步驟；然后在通氣氣保護(hù)的管式爐中以2°C min-1的升溫速率升溫至500で，煅燒2小時(shí)后冷卻至室溫，得到負(fù)載TiO2碳?xì)饽z。接著進(jìn)行感光劑的負(fù)載，首先將上述制備得到的負(fù)載TiO2碳?xì)饽z懸吊在100 mL蒸餾水中，攪拌下加入I. 2g十六烷基溴化銨(CTAB)，繼續(xù)攪拌2個(gè)小時(shí)形成均勻的懸浮液；隨后滴加2. 5mL濃度為O. 5mol/L的AgNO3溶液，持續(xù)不斷攪拌12h后取出，用蒸餾水洗滌干凈后在烘箱中110°C下烘干；最后，在通氮?dú)獗Ｗo(hù)下以2 V min-Ι的升溫速率升溫至500°C，并在該溫度下保持3小時(shí)，然后慢慢冷卻至室溫，制備得到感光自潔凈型高效吸附材料。實(shí)驗(yàn)所采用的碳?xì)饽z非常輕，密度只有O. 35g/cm3。經(jīng)過(guò)負(fù)載TiO2光催化劑和AgBr感光劑后制備得到的感光型碳?xì)饽z的密度略有增大，為O. 42g/cm3，但仍然很輕，并且外觀形狀易于用砂紙打磨改造。研究中將制得的感光型碳?xì)饽z固體材料設(shè)計(jì)打磨加工成圓柱狀。試驗(yàn)過(guò)程中每一批次制作5根2 IOcm長(zhǎng)度不等的吸附柱，直徑均為I. 5cm。并用于后期的水的凈化殺菌吸附柱。與此同時(shí)，為了開(kāi)展凈水殺菌試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的凈水殺菌實(shí)驗(yàn)裝置。先將一定長(zhǎng)度的感光型碳?xì)饽z吸附柱填入錐形漏斗的玻璃管中，置于鐵架臺(tái)上，然而將待處理的自來(lái)水(或模擬的微污染水)50ml傾入錐形漏斗中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于這種碳?xì)饽z具有很好的多孔特性，漏斗中的水在重力作用下能夠很自然地往下流出。 實(shí)施例2
采用得到的感光吸附柱材料凈化處理模擬微污染水中甲基橙。為了便于直觀地考察和測(cè)試新型吸附材料對(duì)水中微污染物的吸附凈化效果，實(shí)驗(yàn)中采用人工配制的lmg/L和5mg/L甲基橙溶液為模擬的微污染水。首先分別配制濃度為O. I 10mg/L—系列甲基橙溶液，采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量在最大吸收波長(zhǎng)465nm處的吸光度值，繪制得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。然后，將含有l(wèi)mg/L和5mg/L的50mL的甲基橙溶液分別從漏斗上方流經(jīng)不同長(zhǎng)度的吸附柱，測(cè)定甲基橙模擬微污染水在通過(guò)吸附柱前后的進(jìn)水和出水的吸光度。水中微污染物的去除率采用以下式子進(jìn)行計(jì)算
Λ _ Λ
去除 =-X100%
Α
Ae—處理前水的吸光度，A—處理后水的吸光度。新型吸附材料自凈能力的測(cè)試將上述已經(jīng)處理吸附了 5mg/L的50mL甲基橙溶液的的吸附柱(長(zhǎng)度為4cm)，從處理裝置上拆卸下來(lái)后，在自然光照射下分別放置lh、6小時(shí)和12小時(shí)后，再放入250mL水中洗滌浸泡30分鐘，然后測(cè)定洗滌水的吸光度?？疾煸谧匀还庹丈洳煌瑫r(shí)間后洗滌水吸光度值的變化。甲基橙溶液的最大可見(jiàn)吸收波長(zhǎng)為465nm，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一系列不同濃度甲基橙的吸光度值，可繪制得到甲基橙溶液的吸光度與濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為
0.0664C+ 0.0046。在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了感光型碳?xì)饽z吸附柱對(duì)模擬的微污染水中甲基橙的凈化效果(如圖I)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有濃度為lmg/L甲基橙的微污染水呈淡黃色，進(jìn)水吸光度值為O. 069，流經(jīng)2cm長(zhǎng)的吸附柱后吸光度值僅為O. 006，去除率就達(dá)到了 90%以上；流經(jīng)4cm長(zhǎng)的吸附柱后水完全變?yōu)闊o(wú)色，吸光度未檢測(cè)出，表明已完全吸附。含有濃度為5mg/L甲基橙的微污染水，進(jìn)水吸光度值為O. 337，流經(jīng)2cm長(zhǎng)的吸附柱后吸光度值降為O. 065，去除率約80% ;流經(jīng)6cm長(zhǎng)的吸附柱后，出水吸光度值僅為O. 005，去除率達(dá)到了 98%以上；當(dāng)流經(jīng)8cm吸附柱后，出水完全為無(wú)色，吸光度未檢測(cè)出，表明此時(shí)也已完全吸附。這說(shuō)明這種新型吸附柱對(duì)水中的微污染物具有很強(qiáng)的吸附能力，經(jīng)過(guò)約8 IOcm長(zhǎng)的吸附柱過(guò)濾以后，能夠高效吸附去除。實(shí)施例3
采用得到的感光吸附柱材料凈化處理模擬微污染水中甲基橙后，考察其殺菌效果。試驗(yàn)水采用自來(lái)水管中的末稍水。由于自來(lái)水末稍水中的細(xì)菌總數(shù)較低，為了更好地觀察滅菌效果，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將自來(lái)水末稍水在敞開(kāi)的燒杯中存放I天后再進(jìn)行殺菌效果的試驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)首先測(cè)定50mL進(jìn)水水樣中的細(xì)菌總數(shù)，然而分別流經(jīng)長(zhǎng)度為2 10cm、負(fù)載了 AgBr感光劑和Ti02光催化劑的感光型碳?xì)饽z吸附柱(材料制備中步驟(I)和步驟(2))進(jìn)行吸附處理，測(cè)定出水水樣中的細(xì)菌總數(shù)。對(duì)比的實(shí)驗(yàn)是將50mL進(jìn)水水樣分別通過(guò)僅僅負(fù)載了 Ti02光催化劑的碳?xì)饽z吸附柱(材料制備中步驟(I))進(jìn)行吸附處理，然后測(cè)定出水水樣中的細(xì)菌總數(shù)。測(cè)定方法按GB5750-2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》進(jìn)行。殺菌率通過(guò)水樣處理前后細(xì)菌總數(shù)的變化百分率計(jì)算得到。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，所取的自來(lái)水末稍水在敞開(kāi)的燒杯中存放I天后的細(xì)菌總數(shù)為120個(gè)/ml。進(jìn)行殺菌效果研究的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。數(shù)據(jù)表明，負(fù)載了感光劑AgBr的新型吸附材料對(duì)水中細(xì)菌的殺菌效果明顯優(yōu)于未負(fù)載AgBr的吸附材料?？梢钥闯?，當(dāng)吸附柱較短時(shí)，感光型吸附材料和非感光型吸附材料對(duì)自來(lái)水中細(xì)菌的殺菌效果相差不大，柱長(zhǎng)為2cm的感光型和非感光型的吸附材料殺菌效率分別為12. 5%和4. 2%，殺菌率均較低；如果自來(lái)水流經(jīng)的吸附柱較長(zhǎng)時(shí)，兩者的殺菌效率的差異明顯體現(xiàn)出來(lái)，如柱長(zhǎng)為8cm的感光型吸附材料時(shí)殺菌率已達(dá)到了 85%，若感光型吸附柱長(zhǎng)達(dá)IOcm時(shí)，此時(shí)的出水檢測(cè)到的細(xì)菌總數(shù)為3個(gè)/ml，殺菌率達(dá)到了 97. 5%。與此相對(duì)比，試驗(yàn)水流經(jīng)柱長(zhǎng)IOcm的非感光型吸附柱時(shí)殺菌率也僅為37. 5%，此時(shí)的出水檢測(cè)到的細(xì)菌總數(shù)為75個(gè)/ml，遠(yuǎn)未達(dá)到飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4
采用得到的感光吸附柱材料凈化處理模擬微污染水中甲基橙后，考察其自潔凈能力。將上述實(shí)施例2已經(jīng)處理吸附了 5mg/L的50mL甲基橙溶液的4cm長(zhǎng)的吸附柱，從處理裝置上拆卸下來(lái)后，分別在自然光照射下放置lh、6小時(shí)和12小時(shí)后，再放入250ml水中洗滌30分鐘后，實(shí)驗(yàn)在相同的測(cè)試條件下進(jìn)行，當(dāng)吸附柱在自然光照射Ih后的洗滌水吸光度為O. 082，在自然光照射6h后的洗滌水吸光度為O. 034，而在照射12小時(shí)后吸光度降為O. 01以下。這說(shuō)明，這種感光型碳?xì)饽z吸附柱在吸附了微量的污染物后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的自然光照射后會(huì)逐漸自行去除吸附了的污染物質(zhì)。這是因?yàn)槲街砻尕?fù)載了打02和AgBr兩種材料。TiO2是一種光催化劑,AgBr是一種感光劑，能夠吸收可見(jiàn)光，兩者復(fù)合后利用可見(jiàn)光慢慢地光催化氧化分解吸附的污染物，大約經(jīng)12小時(shí)至I天的時(shí)間可以得到自潔凈恢復(fù)。這表明研制得到的新穎感光型吸附柱具有較好的自潔凈功能。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)柱狀碳?xì)饽z上TiO2的負(fù)載 (I. D在室溫下，將四氯化鈦液體緩慢滴加到用磁力攪拌器攪拌的無(wú)水こ醇中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20-28小時(shí)，得到澄清黃緑色溶液；其中四氯化鈦與無(wú)水こ醇的體積比為I :3-1 4 ； (I. 2)將柱狀碳?xì)饽z浸入步驟(I. I)溶液中20-40分鐘，取出后烘干，冷卻，該步驟重復(fù)3次； (1.3)在通氮?dú)獗Ｗo(hù)的管式爐中以2°C rniiT1的升溫速率升溫至450-500°C，煅燒I. 5-2. 5小時(shí)后冷卻至室溫，得到兼?zhèn)湮胶凸獯呋詽崈裟芰Φ呢?fù)載TiO2碳?xì)饽z； (2)感光劑的負(fù)載 (2. I)將步驟(I. 3)制備得到的負(fù)載TiO2碳?xì)饽z懸吊并浸沒(méi)于蒸餾水中，攪拌下加入十六烷基溴化銨(CTAB)，繼續(xù)攪拌I. 5-2. 5小時(shí)，形成均勻的懸浮液；其中十六烷基溴化銨的加入量為蒸餾水質(zhì)量的1-2% ； (2.2)滴加2-3mL濃度為0. 5mol/L的AgNO3溶液，持續(xù)不斷攪拌10_18h后取出，用蒸餾水洗滌干凈后在烘干，在負(fù)載TiO2碳?xì)饽z的表面獲得ー層均勻的AgBr感光劑； (2. 3)在通氮?dú)獗Ｗo(hù)下在管式爐中按廣5°C /min的升溫速率升至45(T550°C，進(jìn)行熱處理3 5h，然后冷卻至室溫，制備得到?jīng)坊?殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟(I.2)中烘干為放置于烘箱中，烘干溫度為85°C -95°C，時(shí)間為50-70分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟(2.2)中烘干為放置于烘箱中，烘干溫度為105°C -115°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所得浄化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料直徑為I. 5cm，長(zhǎng)度為2 8cm。
5.一種如權(quán)利要求I所述制備方法得到的浄化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料應(yīng)用于微污染水的浄化處理，具體步驟為將微污染水溶液分別從感光吸附柱的上端流經(jīng)不同長(zhǎng)度的吸附柱，收集吸附柱下端的出水，通過(guò)測(cè)定微污染水在通過(guò)吸附柱前后的進(jìn)水和出水的吸光度，計(jì)算水中微污染物的去除率，并確定合適的吸附柱長(zhǎng)度。
6.一種如權(quán)利要求5所述制備方法得到的浄化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料在應(yīng)用于微污染水殺菌處理，具體步驟為采用自來(lái)水管中的末稍水為試驗(yàn)水，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將自來(lái)水末稍水在敞開(kāi)的燒杯中存放I天后再進(jìn)行殺菌效果的試驗(yàn)研究；首先測(cè)定50mL進(jìn)水水樣中的細(xì)菌總數(shù)，然而分別流經(jīng)長(zhǎng)度為2 10cm、負(fù)載了 AgBr感光劑和TiO2光催化劑的感光型碳?xì)饽z吸附柱進(jìn)行吸附處理，測(cè)定出水水樣中的細(xì)菌總數(shù)；對(duì)比的實(shí)驗(yàn)是將一定體積的進(jìn)水水樣分別通過(guò)僅僅負(fù)載了 TiO2光催化劑的碳?xì)饽z吸附柱進(jìn)行吸附處理，然后測(cè)定出水水樣中的細(xì)菌總數(shù)，殺菌率通過(guò)水樣處理前后細(xì)菌總數(shù)的變化百分率計(jì)算得到。
7.—種如權(quán)利要求5所述制備方法得到的浄化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料應(yīng)用于微污染水凈化處理處理后的自潔凈，具體為將已經(jīng)處理吸附了模擬微污染水溶液的感光型吸附柱材料，從處理裝置上拆卸下來(lái)后，在自然光照射下分別放置廣12小時(shí)后，再放入水中洗滌浸泡30分鐘，然后測(cè)定洗滌水的吸光度，考察在自然光照射不同時(shí)間 后洗滌水吸光度值的變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凈化-殺菌-自潔凈一體化的感光型吸附柱材料的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明將溴化銀感光劑和二氧化鈦光催化劑負(fù)載到一種比活性炭具有更強(qiáng)吸附性能、呈柱狀的碳?xì)饽z材料表面，得到直徑為1.5cm，長(zhǎng)度為2～8cm的新穎感光型高效吸附柱材料，并把它作為處理自來(lái)水的凈化吸附柱。本發(fā)明利用碳?xì)饽z吸附功能將水中微污染物過(guò)濾，利用AgBr感光劑光照形成的Ag納米粒子的殺菌功能有效殺滅水中的細(xì)菌，同時(shí)利用AgBr能夠吸收自然光，與二氧化鈦復(fù)合后形成的感光型光催化劑能將已吸附的污染物催化分解并獲得自潔凈的功能，三者巧妙地結(jié)合為一體。該感光吸附柱材料制備工藝簡(jiǎn)單、制作成本低廉，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B01J21/18GK102847511SQ20121036581
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者趙思沉 申請(qǐng)人:趙思沉