的復(fù)合光催化劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種菌渣活性炭負(fù)載1102的復(fù)合光催化劑 及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)霧霾天氣頻發(fā)，以臭氧、細(xì)顆粒物（PM2. 5)、酸雨為特征的區(qū)域性大氣 復(fù)合污染問(wèn)題日益突出。揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs)作為PM2. 5形成的一種重要的前體物，受到 國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注。揮發(fā)性有機(jī)物來(lái)源廣泛，主要來(lái)源于石油化工、制藥、印刷、造紙、涂料裝 飾、表面防腐、交通運(yùn)輸、金屬電鍍和紡織等行業(yè)排放的廢氣，包括各種烴類、鹵代烴類、醇 類、酮類、醛類、醚類、酸類和胺類等。這些污染物的排放不僅造成了資源的極大浪費(fèi)，且嚴(yán) 重污染了環(huán)境。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外凈化VOCs氣體傳統(tǒng)的方法主要有：冷凝法、吸收法、吸附法、生物法 和燃燒法等，先進(jìn)的方法有光催化法、等離子體、微波法和電子束輻照法等。單一技術(shù)在實(shí) 際應(yīng)用中普遍存在凈化效率低、適用性差、易產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)，難以滿足日益提高的環(huán) 保標(biāo)準(zhǔn)。光催化氧化技術(shù)是近三十年發(fā)展起來(lái)且望成為21世紀(jì)環(huán)境污染控制與治理的理 想技術(shù)，且在處理氣相有機(jī)污染物方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。作為光催化劑之一的納米TiO2由于具有穩(wěn)定性好、光催化活性高、價(jià)廉以及對(duì)人體基本無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外科研及工 程應(yīng)用者的廣泛關(guān)注。然而，純1102在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在易失活、難以回收和低利用率 等缺點(diǎn)。為了改善納米1102在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者往往將納米1102負(fù)載于多 孔性載體上制得復(fù)合光催化材料?；钚蕴孔鳛橐环N性質(zhì)優(yōu)良的吸附劑，具有獨(dú)特的孔隙結(jié) 構(gòu)和表面活性官能團(tuán)，被廣泛地用作TiO2的載體。然而，目前市售的高效活性炭主要由煤、 木材、石油原料和各種果殼（核）等高含碳物質(zhì)制得，生產(chǎn)成本較高，廣泛應(yīng)用性受到限制。 因此，尋求低成本、高效的活性炭新技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究者的研究熱點(diǎn)。
[0004] 目前，我國(guó)抗生素產(chǎn)量和出口量均居世界前列，由此產(chǎn)生的菌渣量也逐年增加。從 2002年開(kāi)始，我國(guó)明令禁止將抗生素菌渣用作飼料或飼料添加劑。未經(jīng)處理的菌渣不僅占 用大量的土地，而且會(huì)對(duì)大氣、水、土壤、地下水等造成環(huán)境危害，影響人類健康。目前國(guó)內(nèi) 外有學(xué)者采用抗生素菌渣制備活性炭，與商品活性炭相比，菌渣炭吸附劑不僅具有活性炭 性質(zhì)，而且成本低廉。但目前尚沒(méi)有有關(guān)以菌渣活性炭為光催化劑載體的研究報(bào)道。但單 純將TiO2負(fù)載于菌渣活性炭上，負(fù)載的TiO 2對(duì)原有菌渣活性炭的比表面積影響較大，且在 其表面上分布不均勻，從而影響復(fù)合材料光催化凈化VOCs的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用菌渣活性炭的、1102負(fù)載均勻、凈化 效率高的復(fù)合光催化劑，本發(fā)明同時(shí)提供該復(fù)合光催化劑的應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種菌渣活性炭負(fù)載TiO2的復(fù)合光催 化劑，菌渣經(jīng)活化劑浸漬處理。
[0007] 進(jìn)一步的，采用如下步驟制備： a. 將菌渣用化學(xué)活化劑的溶液浸漬后瀝干，干燥，優(yōu)選浸漬24h，優(yōu)選105°C下干燥 l-3h ； b. 將冰醋酸、鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇按照體積比1:4:4-1:4:10配制成溶液，攪拌10 min -30min，得到溶液A ; 將無(wú)水乙醇和蒸餾水按照體積比5:1-20:1配制成一定量溶液，并用酸調(diào)節(jié)溶液pH值 至1-4,得到溶液B ; 將溶液B按照體積比1:1-5:1滴入溶液A，并繼續(xù)攪拌直至成為凝膠，將溶液B按照體 積比1:1-5:1滴入溶液A，并繼續(xù)攪拌直至成為凝膠，按照固液比lg: 100mL-5g: IOOmL向凝 膠內(nèi)加入步驟a所得的經(jīng)活化劑浸漬處理后的菌渣，然后在120°C烘箱內(nèi)烘至干燥，接著將 干燥后的溶膠轉(zhuǎn)移至馬弗爐中進(jìn)行煅燒，控制溫度在450°C -800°C，煅燒2-4h ;冷卻后取 出，用蒸餾水洗滌、抽濾、烘干，得到菌渣活性炭負(fù)載TiO2復(fù)合光催化材料。
[0008] 進(jìn)一步的，所述化學(xué)活化劑為ZnCl2、KOH、K2C0 3、H2SO4S H 3P04，化學(xué)活化劑的質(zhì)量 濃度為20-45%，步驟a菌渣與化學(xué)活化劑溶液按照固液比I: I -1:7 (g: mL)混合。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟a所述菌渣抗生素生產(chǎn)產(chǎn)生的菌渣，優(yōu)選林可霉素菌渣或慶大霉 素菌渣。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟a在活化處理前對(duì)菌渣進(jìn)行篩分，所述篩分選用10目-50目的標(biāo) 準(zhǔn)篩。
[0011] 本發(fā)明同時(shí)提供了所述復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，用于催化凈化揮發(fā)性有機(jī)氣體。
[0012] 進(jìn)一步的，將所述復(fù)合光催化劑置于光催化反應(yīng)器中，開(kāi)啟光源，然后通入一定濃 度的揮發(fā)性有機(jī)氣體，進(jìn)行吸附-光催化凈化。
[0013] 進(jìn)一步的，所述揮發(fā)性有機(jī)氣體為具有揮發(fā)性的烴類、醛類、苯類、酮類、氯代烴類 或酯類中的一種以上。
[0014] 進(jìn)一步的，所述揮發(fā)性有機(jī)氣體的進(jìn)口濃度為10 ppm-500ppm，停留時(shí)間為l-10s。
[0015] 本發(fā)明的積極效果在于， (1)本發(fā)明以抗生素菌渣為制備活性炭原料，成本低廉。
[0016] (2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了菌渣活性炭與1102的同步制備和同步負(fù)載，工藝簡(jiǎn)單。
[0017] (3)復(fù)合光催劑具有更豐富的孔結(jié)構(gòu)，TiO2負(fù)載均勻。
[0018] (4)適用于烴類、醛類、苯類、酮類、氯代烴類和酯類等揮發(fā)性有機(jī)氣體凈化，應(yīng)用 范圍廣。
[0019] (5)本發(fā)明對(duì)中低濃度的揮發(fā)性有機(jī)氣體凈化效果明顯，最大去除率達(dá)95%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施 例中的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述 的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保 護(hù)的范圍。
[0021] 實(shí)施例1 實(shí)施例1采用如下步驟制備： a. 將某制藥企業(yè)林可霉素生產(chǎn)產(chǎn)生的菌渣經(jīng)50目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，篩分后將菌渣用質(zhì) 量分?jǐn)?shù)40%的氯化鋅溶液浸漬，所述菌渣與氯化鋅溶液的質(zhì)量體積比為Ig :ImL ;浸漬24h 后與105°C下干燥lh; b. 將冰醋酸、鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇按照體積比1:4:4配制成溶液，攪拌10 min，得到溶 液A ; 將無(wú)水乙醇和蒸餾水按照體積比5:1配制成一定量溶液，并HNO3酸調(diào)節(jié)溶液pH值至 4,得到溶液B ; 將溶液B按照體積比5:1滴入溶液A，并繼續(xù)攪拌直至成為凝膠，將溶液B按照體積比 1:1滴入溶液A，并繼續(xù)攪拌直至成為凝膠，按照固液比5g: IOOmL向凝膠內(nèi)加入步驟a所得 的經(jīng)活化劑浸漬處理后的菌渣，然后在120°C烘箱內(nèi)烘至干燥，接著將干燥后的溶膠轉(zhuǎn)移至 馬弗爐中進(jìn)行煅燒，控制溫度在450°C，煅燒4h ;冷卻后取出，用蒸餾水洗滌、抽濾、烘干，得 到菌渣活性炭負(fù)載TiO2復(fù)合光催化材料。
[0022] 實(shí)施例2 實(shí)施例2采用如下步驟制備： a. 將某制藥企業(yè)的慶大霉素生產(chǎn)產(chǎn)生的菌渣經(jīng)10目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，篩分后將菌渣用 質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氫氧化鉀溶液浸漬，所述菌渣與氫氧化鉀溶液的質(zhì)量體積比為Ig :7mL ;浸 漬48h后與105°C下干燥Ih ; b. 將冰醋酸、鈦