專利名稱：一種催化染料脫色的TiO₂溶膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織化工技術(shù)與環(huán)境技術(shù)的交叉領(lǐng)域，具體涉及一種具有光催
化活性可用于染料脫色的Ti02溶膠的制備。
背景技術(shù)：
紡織印染工業(yè)染色廢水色度高、成分復(fù)雜、具有較大的生物毒性、誘變性 和致癌性，從而造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害到人類的生存和環(huán)境，而且由于 人工合成染料的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的多樣性，使得降解難度很大。因此，染料的脫 色和降解受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。
光催化氧化處理印染廢水是一種新穎而有前途的方法，該技術(shù)具有低能耗、 易操作、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。目前，用于光催化降解環(huán)境污染物的最受關(guān)注的 催化劑主要是Ti02，其催化活性高、穩(wěn)定性好，對(duì)人體無(wú)害，可以重復(fù)使用， 在工業(yè)廢水處理方法有著很好的應(yīng)用前景，是最具有代表性的光催化材料之一。 專利CN101108354A公開了一種二氧化鈦可見光催化劑及其制備方法，這種催 化劑是以鈦酸酯、可溶性鉍鹽和硫脲為原料，在醇溶液里發(fā)生醇解和縮合反應(yīng)， 用乙酸及其水溶液來(lái)調(diào)節(jié)體系的pH值，通過(guò)熱處理得到共摻雜二氧化鈦催化 劑，可用于處理污水，降解染料等。專利CN101032691A中制備了一種具有可 見光催化活性的銳鈦礦型氮氟共摻雜的二氧化鈦納米粉，能有效降解亞甲基藍(lán) 等污染物。專利CN101157025A公開了一種高效光催化薄膜，該薄膜的制備方 法是將硝酸鉍溶解于適量的冰醋酸、乙二醇甲醚及少量乙酰丙酮中；將混合液 加入鈦酸四丁酯中；最后利用旋涂法制備薄膜并進(jìn)行退火處理。專利 CN101147873A中制備了一種可見光催化劑，該催化劑擴(kuò)大了二氧化鈦的比表面 積，提高了光催化活性，增大了可見光區(qū)域的吸收。專利CN101125293A公開 了一種二氧化鈦可見光光催化劑的制備方法，將鈦醇鹽和乙醇反應(yīng)得到透明液 體后，將液滴滴加到去離子水中，形成白色懸濁液后用無(wú)機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)過(guò) 超聲處理，在80-16(TC反應(yīng)5-20h，得到二氧化鈦納米晶溶膠；將溴化胺滴加到 二氧化鈦納米晶溶膠中，滴加完畢回流反應(yīng)5-10h，減壓蒸發(fā)溶劑，得到干凝膠， 以乙醇為溶劑對(duì)干凝膠進(jìn)行抽提萃取，在100-120。C下干燥，得到二氧化鈦光催 化劑。
本專利采用鈦醇鹽水解的方法制得TK)2溶膠，并向該溶膠中添加不同添加 劑；利用溶膠在紫外光照下的催化性能，對(duì)染料進(jìn)行脫色處理，在紫外光照射 下進(jìn)行光氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有光催化活性可用于染料脫色的Ti02溶膠。 本發(fā)明的另一目的是提供一種制備簡(jiǎn)單的Ti02溶膠的制備方法，該方法選
用鈦酸酯、醇類溶劑、水、催化劑和添加劑，可在室溫或較低溫度下制備Ti02溶膠。
本發(fā)明提供的Ti02溶膠的制備方法是將6-10份鈦酸酯滴加到3-6份醇類 溶劑中，在磁力攪拌器上(60-500rpm)攪拌2-30min以混合均勻；向錐形瓶中依 次加入38-52份水、31-51份催化劑，混合均勻；在此條件下將鈦酸酯與醇類溶 劑的混合液以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后,在室溫下靜置陳 化4-10day后在溶膠中添加l-2份的添加劑，混合均勻，陳化2-12h后使用。所 制備的Ti02溶膠光催化劑，其粒徑為30-50nm。
本發(fā)明中的鈦酸酯是鈦酸乙酯、鈦酸正丙酯、鈦酸四正丁酯、鈦酸四丁酯、 鈦酸異丁酯和鈦酸異丙酯等。
本發(fā)明中的醇類溶劑是乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、乙二醇等。 本發(fā)明中的添加劑是&02、 Fe3+、 Cu2+、 Cl—、 Br—等。
本發(fā)明的目的還提供一種上述Ti02溶膠在染料脫色降解方面的應(yīng)用，即采 用本發(fā)明的Ti02溶膠，使用波長(zhǎng)為253.7nm，功率為40W的紫外燈作為光源照 射，加入Ti02溶膠催化劑，將待處理的染料溶液加入Ti02溶膠中，連續(xù)或間歇 進(jìn)行光催化氧化反應(yīng)30-150min，使染料溶液達(dá)到脫色的目的。
本發(fā)明所述的Ti02溶膠光催化劑的加入量為每4-20份待處理的染料溶液 中加入80-96份的Ti02溶膠光催化劑。
本發(fā)明所述的待處理的染料為活性染料、直接染料、酸性染料、陽(yáng)離子染 料等。
本發(fā)明提供的用于染料脫色處理的光催化氧化方法優(yōu)點(diǎn)在于
1、 Ti02溶膠光催化劑制備操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、設(shè)備成本低；
2、 本發(fā)明所選用的低功率紫外燈不需要穩(wěn)壓裝置和冷動(dòng)系統(tǒng)，光能利用率高， 成本和操作費(fèi)用低廉；
3、 Ti02溶膠光催化劑與待反應(yīng)溶液充分接觸，能夠更有效的利用光能，對(duì)染料 化合物的降解效率高；
4、 本發(fā)明向溶膠中添加的H202、 Fe3+、 Cu2+、 Cl'、 Bf等對(duì)染料脫色起到協(xié)同作 用，可以提高染料脫色效率。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)以下的實(shí)施例將有助于進(jìn)一步的理解本發(fā)明，但不能限定本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例一 Ti02溶膠催化活性橙K-GN脫色
1. 將7.2份鈦酸四正丁酯滴加到3.5份乙醇中，在磁力攪拌器上(60-500rpm) 攪拌2min以混合均勻；向錐形瓶中依次加入48.8份水、40.5份濃度為lmol/L
的鹽酸，混合均勻；在此條件下乙醇與鈦酸四正丁酯的混合液以ldrop/s的速度
滴加到上述混合液中。滴加完成后，在室溫下靜置陳化7day后使用。
2. 向9.1份濃度為20mg/L的活性橙K-GN染料溶液中加入90.9份Ti02溶 膠，攪拌均勻。然后在40W紫外燈(253.7nm)下照射100min，脫色率為97.5%。
實(shí)施例二 H202/Ti02溶膠催化直接大紅4BS脫色
1. 將7.0份鈦酸四丁酯滴加到3.5份乙二醇中，在磁力攪拌器上(60-500rpm) 攪拌2min以混合均勻；向錐形瓶中依次加入40.1份水、48.4份濃度為lmol/L 的鹽酸，混合均勻；在此條件下將乙二醇與鈦酸四丁酯的混合液以ldrop/s的速 度滴加到上述混合液中。滴加完成后,在室溫下靜置陳化5day后向其中添加1.0 份0.01%的11202混合均勻，陳化2h后使用。
2. 向16.7份濃度為20mg/L的活性橙K-GN染料溶液中加入83.3份 H20/Ti02溶膠,混合均勻。然后在40W紫外燈(253.7nm)下照射80min，脫色 率為97.0%。
實(shí)施例三Fe3+/Ti02溶膠催化酸性湖藍(lán)A脫色
1. 將7.0份鈦酸乙酯滴加到3.5份乙醇中，在磁力攪拌器上(60-500rpm)攪拌 2min以混合均勻；向錐形瓶中依次加入40.0份水、48.2份濃度為lmol/L的鹽 酸，混合均勻；在此條件下將乙醇與鈦酸乙酯的混合液以ldrop/s的速度滴加到 上述混合液中。滴加完成后，在室溫下靜置陳化4day后向其中添加1.3份0.01% 的Fe"混合均勻，陳化10h后使用。
2. 向20份濃度為20mg/L的酸性湖藍(lán)A染料溶液中加入80份Fe3+/Ti02 溶膠，混合均勻。然后在40W紫外燈(253.7nm)下照射60min，脫色率為97.8%。
實(shí)施例四C17Ti02溶膠催化陽(yáng)離子紅5GN脫色
1. 將6.7份鈦酸四正丁酯滴加到4.4份丙醇中，在磁力攪拌器上(60-500rpm) 攪拌2min以混合均勻；向錐形瓶中依次加入42.8份水、45.0份濃度為lmol/L 的鹽酸，混合均勻；在此條件下將鈦酸四正丁酯與丙醇的混合液以ldrop/s的速 度滴加到上述混合液中。滴加完成后，在室溫下靜置陳化7day后向其中添加1.1 份0.01%的Cr混合均勻，陳化12h后使用。
2. 向19.8份濃度為50mg/L的陽(yáng)離子紅5GN染料溶液中加入80.2份C17TiO2 溶膠，混合均勻。然后在40W紫外燈(253.7nm)下照射30min，脫色率為95.6%。
權(quán)利要求
1.一種具有光催化活性可用于染料脫色的TiO2溶膠的制備方法，由以下成份組成鈦酸酯、醇類溶劑、水、催化劑和添加劑。
2. 如權(quán)利要求書l所述的TiCV溶膠的制備方法，其特征是采用如下方法制備 將6-10份鈦酸酯滴加到3-6份醇類溶劑中，在磁力攪拌器上(60-500rpm)攪拌 2-30min以混合均勻；向錐形瓶中依次加入38-52份水、31-51份催化劑，混 合均勻；在此條件下將鈦酸酯與醇類溶劑的混合液以ldrop/s的速度滴加到上 述混合液中。滴加完成后，室溫下靜置陳化4-10day后在溶膠中添加l-2份的 添加劑，混合均勻，陳化2-12h后使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的制備方法，其特征在于所用的鈦酸酯是鈦酸乙酯、鈦酸四 正丙酯、鈦酸正丁酯、鈦酸四丁酯、鈦酸異丁酯和鈦酸異丙酯等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的制備方法，其特征在于所用的醇類溶劑是乙醇、甲醇、丙 醇、丁醇、乙二醇等。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的制備方法，其特征在于所用的添加劑是11202、 Fe3+、 Cu2+、 CT、 Br等。
6. 如權(quán)利要求書l所述的Ti02溶膠在染料溶液脫色上的應(yīng)用，其特征是采用如 下處理方法向染料溶液中加入溶膠，攪拌均勻；將染料與溶膠的混合溶液 在紫外光照射下進(jìn)行光降解。
7. 如權(quán)處要求書6所述的方法，其特征在于所用紫外燈的功率為40W，波長(zhǎng)為 253.7nm;光照時(shí)間為30-150min。
8. 如權(quán)利要求書6所述的用于染料溶液處理的光催化脫色方法，其特征在于所 述的染料為活性染料、直接染料、酸性染料、陽(yáng)離子染料等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有光催化活性TiO₂溶膠的制備及其在染料脫色上的應(yīng)用，屬于紡織化工技術(shù)與環(huán)境技術(shù)的交叉領(lǐng)域。本發(fā)明提供的TiO₂溶膠的制備方法，選用鈦酸酯、醇類溶劑、水和催化劑制備TiO₂溶膠，并向該溶液中添加H₂O₂、Fe³⁺、Cu²⁺、Cl^-、Br^-等添加劑。用該TiO₂溶膠作催化劑，在功率為40W、波長(zhǎng)為253.7nm的紫外燈照射下，可以對(duì)活性染料、直接染料、酸性染料、陽(yáng)離子染料等進(jìn)行有效脫色。
文檔編號(hào)B01J21/06GK101362079SQ20081015600
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者海 劉, 王潮霞 申請(qǐng)人:江南大學(xué)