公开（公告）日期2006年4月19日

IPC分类号B01J21/06； C02F1/30

概括

本发明公开了一种含油废水的光降解处理方法，属于水处理技术范围。该方法包括悬浮磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备、光催化剂降解处理和光催化剂回收。采用溶胶-凝胶法，先在纳米Fe3O4核心颗粒的外侧包覆一层SiO2，然后以同样的方式包覆TiO2外层，制备出平均颗粒的磁性纳米TiO2复合光催化剂。粒径约为21纳米，悬浮在含油污水中，然后让污水通过旋转透明管道，接受外部紫外光源的照射。利用悬浮在含油污水中的磁性纳米TiO2复合光催化剂的光催化降解作用来降解油污。在出料口设置2-4个磁性材料网，回收光催化剂。它具有非常好的光催化活性并且易于回收利用，这将推动悬浮TiO2光催化体系在废水降解方面的工业应用。

索赔

1.一种含油污水的光降解处理方法，其特征在于：所述含油污水的处理方法包括悬浮磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备、光催化剂降解处理和光催化剂回收：

1）磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备：以纳米Fe3O4颗粒为核心，先用溶胶-凝胶法包覆一层SiO2，然后用溶胶-凝胶法包覆外层TiO2，制备磁性纳米TiO2复合光催化剂：磁性纳米Fe3O4颗粒的核心尺寸为：5-20nm； SiO2中间层为1-2nm； TiO2光触媒涂层：5-20nm，磁性纳米TiO2复合光触媒经过适度的表面酸处理，使其在含油污水中发挥作用。轻松悬挂；

2）含油污水光触媒降解处理工艺：表面处理过的磁性纳米TiO2复合光触媒利用超声波振动悬浮在含油污水中。添加的TiO2复合光催化剂为含油污水体积的0.02-0.2％。然后使污水通过旋转透明管道并接受外部紫外光源的照射。照射时间为：20～80分钟，利用悬浮在含油污水中的磁性纳米TiO2复合光催化剂的光催化降解作用，降解油污；

3）光触媒回收：当污水经过足够时间的光触媒降解处理达到排放要求后排放，在排放口设置2-4个磁性材料网，在磁性纳米TiO2复合光触媒的作用下进行回收外部磁场的影响。

2.根据权利要求1所述的含油污水光降解处理方法，其特征在于：所述磁性材料网为有序排列的磁棒和/或磁性金属网。

手动的

一种含油废水的光降解处理方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种含油污水的光降解处理方法。

背景技术

在环境保护方面，工业污水和废水处理是世界各国政府和企业每天必须面对的问题。由于污水和废水中的有机物难以去除，开发一种能够高效、快速、经济地将有害有机物浓度降低到安全排放标准以下的方法是科技工作者非常关心的问题。 20世纪末，科技工作者发现二氧化钛（TiO2）光催化剂具有降解多种有机化合物的能力，引发了利用TiO2光催化剂在环境净化和污水处理方面的研发热潮。在紫外光照射下，二氧化钛金属氧化物半导体可产生电子空穴对，并产生强氧化性自由基，降解有机物。因此，TiO2可作为光催化剂材料用于工业污水、废水和含油污水处理中降解有机物。纳米TiO2因其独特的小尺寸效应、表面效应、高酸碱化学稳定性和高光催化活性而成为废水光降解催化剂的首选材料。因此，纳米TiO2光催化降解废水是目前国际上最流行的新型工业废水处理工艺。

用于光催化降解的纳米TiO2有两种形式：悬浮和固定。悬浮TiO2粉体具有比表面积大、能与待处理溶液充分混合、受光性好等优点。它具有光催化效率高、反应器简单等优点。然而悬浮在溶液中的TiO2粉末很难回收，这使得催化降解成本非常高，难以在污水处理等领域应用。这限制了悬浮TiO2光催化降解系统的实际应用。目前光催化降解的应用研究主要采用固定光催化剂和固定床反应器来降低运行成本。目前国外已应用于工业废水处理。然而，固定式光催化体系的光催化降解效率远低于悬浮式光催化体系。为了提高光催化效率，近年来科技工作者进行了一系列探索性研究。例如，将TiO2负载在空心玻璃或陶瓷珠、泡沫塑料、树脂和木片等载体上制成漂浮光催化剂，可以提高催化剂的效率。有效利用率高，但空心玻璃或陶瓷珠尺寸较小，难以拦截和回收，会造成催化剂的损失和固体对水面的二次污染；泡沫塑料、树脂、木片等载体的光稳定性较差，限制了该技术的商业应用。尽管如此，研究和开发可回收的悬浮光催化剂体系以显着提高光催化降解效率具有重要意义和实用价值，也是国内外的研究和发展趋势。

最近，我们课题组开展了将磁性物质与TiO2结合，组装成磁性材料负载的光催化剂，然后利用磁性回收催化剂的研究。成功制备了多层包覆磁性纳米TiO2复合光催化剂颗粒。平均粒径约为21nm。它们具有非常好的光催化活性并且易于回收。因此，它可以作为悬浮型光催化剂，将促进悬浮型TiO2光催化体系在废水降解方面的工业化应用。

在陆上和海上油田的石油生产过程中，含油废水的处理是重要的废水处理过程。研究结果表明，TiO2光催化剂可以有效降解含油废水中的油。如果使用悬浮纳米光催化剂进行光催化降解，可以有效地将油类降解为无害物质。因此，将磁性纳米TiO2复合光催化剂应用于含油废水处理具有显着的实用价值和市场前景。也将带动光催化剂的工业化制备以及其他工业废水光降解处理产业的发展，对我国的环境保护和环保产业的发展具有重要意义。该方法可用于光降解处理含油废水，成本较低。经查阅文献，国内外未见相关报道。

发明内容

本发明提出了一种含油废水的光降解处理方法。其特征在于：含油污水的处理方法包括悬浮磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备、光催化剂降解处理和光催化剂回收。

1）磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备：以纳米Fe3O1颗粒为核心，先用溶胶-凝胶法包覆一层SiO2，然后用溶胶-凝胶法包覆外层TiO2，制备磁性纳米TiO2复合光催化剂：磁性纳米Fe3O1颗粒，核尺寸：5~20nm； SiO2中间层约1~2nm； TiO2光触媒涂层：5-20nm。并对磁性纳米TiO2复合光催化剂进行适度的表面酸处理，使其易于悬浮在含油污水中。

2）含油污水光触媒降解处理工艺：利用超声波振动将表面处理过的磁性纳米TiO2复合光触媒悬浮在含油污水中。添加量约为：0.02~0.2%（V/V）。然后让污水通过旋转的透明管道，接受外部紫外光源的照射。照射时间约为20～80分钟（增加光源强度可缩短照射时间）。利用磁性纳米TiO2复合光催化剂光催化降解悬浮于含油污水中来降解石油污染。

3）光触媒回收：当污水经过足够时间的光触媒降解处理达到排放要求后排放，在排放口设置2-4个磁性材料网。在外部磁场的作用下，磁性纳米TiO2复合光催化剂可以很容易地回收利用。

所述磁性材料网为有序排列的磁棒和/或磁性金属网。

本发明的有益效果是采用溶胶-凝胶法制备多层包覆的磁性纳米TiO2复合光催化剂颗粒。平均粒径约为21 nm，具有非常好的光催化活性，且易于回收利用。因此，它可以作为悬浮型光催化剂，将促进悬浮型TiO2光催化体系在废水降解方面的工业化应用。

具体实施方法：

本发明提出了一种含油废水的光降解处理方法。该方法包括悬浮磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备、光催化剂降解处理和光催化剂回收。

1）磁性纳米TiO2复合光催化剂的制备：以纳米Fe3O1颗粒为核心，先用溶胶-凝胶法包覆一层SiO2，然后用溶胶-凝胶法包覆外层TiO2，制备磁性纳米TiO2复合光催化剂：磁性纳米Fe3O1颗粒，核尺寸：5~20nm； SiO2中间层约1~2nm； TiO2光触媒涂层：5-20nm。并对磁性纳米TiO2复合光催化剂进行适度的表面酸处理，使其易于悬浮在含油污水中。经过X射线衍射和透射电子显微镜分析，煅烧后的TiO2具有锐钛矿结构。经检测，磁性纳米TiO2复合光触媒颗粒的平均粒径约为21纳米。

2）含油污水光触媒降解处理工艺：磁性纳米TiO2复合光触媒外层为TiO2，在紫外光照射下可产生电子空穴对并产生强氧化性自由基，氧化各种有机物（（如石油等），磁性纳米TiO2复合光催化剂悬浮在含油污水中，在外界作用下光催化降解含油有机物将经过表面处理的磁性纳米TiO2复合光催化剂通过超声波振动悬浮在含油污水中，然后添加量约为：0.02～0.2%(V/V)，然后让污水通过旋转透明体。管内接受外部紫外光源照射，照射时间约为20～80分钟（增加光源强度可缩短照射时间）。悬浮在含油污水中的光触媒用于降解油污。采用对比研究方法，对磁性纳米TiO2复合光催化剂的光催化降解活性进行了分析，发现制备的磁性纳米TiO2复合光催化剂具有良好的光催化活性，其性能与德高斯P25纳米复合光催化剂相近。二氧化钛光催化剂。并具有良好的悬挂性能。

3）光触媒回收：当污水经过足够时间的光触媒降解处理达到排放要求后排放，在排放口设置2-4个磁性材料网。在外部磁场的作用下，磁性纳米TiO2复合光催化剂可以很容易地回收利用。

上述磁性材料网为有序排列的磁棒和/或磁性金属网。