負載納米Fe³⁺-TiO₂膜的氯氧鎂浮球的製備工藝的製作方法

2023-05-26 12:50:26

專利名稱：負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球的製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明提供一種負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，屬於環境功能材 料製備工藝技術領域。
背景技術：
石油的使用與運輸過程中都會有大量油類物質遺留在人們的身邊，江河湖海都不 同程度的受到汙染。這些不溶於水的、飄浮在水面上的油類汙染物質對人和海洋生物都會 造成危害，含油廢水的治理備受人們的關注，也成為目前水處理中的一大難題。另外，有機 廢水的低成本的有效處理是當前急需解決的問題。氯氧鎂膠凝材料是活性MgO以MgCl2水溶液(滷水)為拌和劑，經常溫(15 35°C)固化而成的氣硬性無機膠凝材料。這種材料與陶瓷材料相比具有無需燒結，節約 能源，製備成本低等優點。但缺點是在水中的溶解度高，在空氣中易於碳化而又會分解成 Mg(0H)2*MgCl2，從而使氯氧鎂材料失去原有的強度。目前國內實際應用中主要加入化學 製劑、矽灰(主要是粘土磚粉、礦渣、粉煤灰)等來提高其抗水性能，但綜合效果並不理想。低溫稻殼灰的主要組成為非晶態的Si02 (含量在90%左右)，其原子排列的基本 結構是Si原子處於四個0原子組成的正四面體中心，構成結構單元Si044—四面體。低溫稻 殼灰由大量納米尺度的Si02凝膠粒子( 50nm)疏鬆地粘聚而成，其結構中除了微米尺度 的蜂窩孔( lOym)外，還含有大量由3102凝膠粒子非緊密粘聚而形成的納米尺度孔隙 ( 100m2/g)和超高火山灰活性。其中的活性Si02 粒子( 50nm)，與氧化鎂、氯化鎂水溶液形成Si02-Mg0_MgCl2-H20四元反應體系，最終除生 成Mg2Si04、2Mg0 Si02 aq凝膠外，Si還固溶於5Mg(0H)2 MgCl2 8H20結晶相空穴中，同 時也改變了 5Mg(0H)2 MgCl2 8H20結晶相與Mg(0H)2的相匹配，使得反應產物的匹配更趨 於合理，顯微結構也更加緻密，而且時間越長這種效應越明顯。因而在氯氧鎂膠凝材料中添 加低溫稻殼灰會使其強度更高、抗水性更強。Ti02半導體由於其具有良好催化活性、價廉、無毒及性能穩定等性能，其在紫外光 照下可以降解幾乎所有的有機物。但其太陽光的利用率低、負載困難給實際應用帶來困難。 金屬離子的摻雜可以改善Ti02可見光下光吸收活性。在一些基礎研究和應用研究方面取 得顯著成果，該技術能使很多難以生物降解的物質完全降解，顯示出了良好的應用前景，有 望發展為實用的工業化環境治理技術。

發明內容
本發明提供一種能克服上述缺陷、用於含油廢水處理和有機廢水處理的負載納米 63+-1102膜的氯氧鎂浮球的製備工藝。其技術內容為—種負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，其特徵在於採用以下步驟 ⑴採用低溫自蔓燃法製備納米稻殼灰；(2)以氧化鎂和氯化鎂為原料，以納米稻殼灰為增 強劑，以少量鐵礬、磷酸、木質磺酸鈉和苯丙乳液為複合抗水劑，以發泡聚苯乙烯顆粒為成孔劑，採用注凝成型法製備氯氧鎂小球；(3)以氯氧鎂小球為載體，採用低溫水熱法製備納 米Fe3+-Ti02膜，最後得到負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球。所述的負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，步驟(1)中採用自蔓燃法 燃燒稻殼，燃燒溫度控制在500 600°C以下，磨細，過200目蹄，即得納米稻殼灰。所述的負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，步驟(2)中，複合抗水 劑的組成質量比是鐵礬磷酸木質磺酸鈉苯丙乳液=1 2 0.5 1.5 1 3 0. 1 1. 5，在氧化鎂與氯化鎂水溶液組成的膠凝材料漿體中，納米稻殼灰的添加量為 氧化鎂質量的10 30%，複合抗水劑的添加量為氧化鎂質量的2. 5 7. 5%，成孔劑的添 加量與氯化鎂溶液的體積比為1.5 2. 5 3，上述物質混合均勻、注凝成型、凝固後得到氯 氧鎂小球。所述的負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，步驟(3)中，將氯氧鎂 小球置於反應釜中，將鈦酸丁酯和硫酸鐵的水解溶膠置於反應釜中，控制水熱反應溫度為 150 180°C，反應時間為10h，摻鐵量與Ti02的摩爾比是1 99，發泡聚苯乙烯在上述反 應溫度下熔化形成相應的孔洞而得到氯氧鎂浮球。本發明與現有技術相比，其優點是1、省去了高溫燒結工藝，節約了大量能源，且製備工藝簡單，製備成本低；2、添加適量的納米稻殼灰和複合抗水劑，可以大大提高氯氧鎂材料的抗水性和強 度，可使氯氧鎂浮球長期漂浮在水面而不沉降，不分解。
具體實施例方式實施例1，具體步驟是1、納米稻殼灰的製備採用自蔓燃法燃燒稻殼，燃燒燒溫度控制在600以下，在空 氣中充分燃燒，直至變成灰白色稻殼灰，磨細，過200目篩。2、氯氧鎂小球的製備複合抗水劑的組成質量比是鐵礬磷酸木質磺酸鈉苯 丙乳液=1 0.5 1 0.1，在氧化鎂與氯化鎂水溶液組成的膠凝材料漿體中，納米稻殼 灰的添加量為氧化鎂質量的10%，複合抗水劑的添加量為氧化鎂質量的2.5%，成孔劑的 添加量與氯化鎂溶液的體積比為1.5 3，上述物質混合均勻、注凝成型、凝固後得到氯氧 鎂小球。3、負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備將氯氧鎂小球置於反應釜中，將鈦 酸丁酯和硫酸鐵的水解溶膠置於反應釜中，控制水熱反應溫度為150°C，反應時間為10h， 摻鐵量為與Ti02的摩爾比是1 99，發泡聚苯乙烯在上述反應溫度下熔化形成相應的孔洞 而得到氯氧鎂浮球。實施例2，具體步驟是1、納米稻殼灰的製備採用自蔓燃法燃燒稻殼，燃燒溫度控制在550°C以下，在空 氣中充分燃燒，直至變成灰白色稻殼灰，磨細，過200目篩。2、氯氧鎂小球的製備複合抗水劑的組成質量比是鐵礬磷酸木質磺酸鈉苯 丙乳液=2 1.5 3 1.5，在氧化鎂與氯化鎂水溶液組成的膠凝材料漿體中，納米稻殼 灰的添加量為氧化鎂質量的30%，複合抗水劑的添加量為氧化鎂質量的7. 5%，成孔劑的 添加量與氯化鎂溶液的體積比為2. 5 3，上述物質混合均勻、注凝成型、凝固後得到氯氧鎂小球。 3、負載納米Fe3+-Ti02膜的氯氧鎂浮球的製備將氯氧鎂小球置於反應釜中，將鈦 酸丁酯和硫酸鐵的水解溶膠置於反應釜中，控制水熱反應溫度為180°C，反應時間為10h， 摻鐵量為與Ti02的摩爾比是1 99，發泡聚苯乙烯在上述反應溫度下熔化形成相應的孔洞 而得到氯氧鎂浮球。
權利要求
一種負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，其特徵在於採用以下步驟(1)採用低溫自蔓燃法製備納米稻殼灰；(2)以氧化鎂和氯化鎂為原料，以納米稻殼灰為增強劑，以少量鐵礬、磷酸、木質磺酸鈉和苯丙乳液為複合抗水劑，以發泡聚苯乙烯顆粒為成孔劑，採用注凝成型法製備氯氧鎂小球；(3)以氯氧鎂小球為載體，採用低溫水熱法製備納米Fe3+-TiO2膜，最後得到負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球。
2.如權利要求1所述的負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，其特徵在於 步驟(1)中採用自蔓燃法燃燒稻殼，燃燒溫度控制在500 600°C以下，磨細，過200目篩， 即得納米稻殼灰。
3.如權利要求1所述的負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，其特徵在 於步驟(2)中，複合抗水劑的組成質量比是鐵礬磷酸木質磺酸鈉苯丙乳液=1 2 0.5 1.5 1 3 0. 1 1.5，在氧化鎂與氯化鎂水溶液組成的膠凝材料漿體中，納 米稻殼灰的添加量為氧化鎂質量的10 30%，複合抗水劑的添加量為氧化鎂質量的2. 5 7.5%，成孔劑的添加量與氯化鎂溶液的體積比為1.5 2. 5 3，上述物質混合均勻、注凝 成型、凝固後得到氯氧鎂小球。
4.如權利要求1所述的負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，其特徵在於 步驟(3)中，將氯氧鎂小球置於反應釜中，將鈦酸丁酯和硫酸鐵的水解溶膠置於反應釜中， 控制水熱反應溫度為150 180°C，反應時間為10h，摻鐵量與TiO2的摩爾比是1 99，發 泡聚苯乙烯在上述反應溫度下熔化形成相應的孔洞而得到氯氧鎂浮球。
全文摘要
本發明提供一種負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球的製備工藝，其特徵在於採用以下步驟(1)採用低溫自蔓燃法製備納米稻殼灰；(2)以氧化鎂和氯化鎂為原料，以納米稻殼灰為增強劑，以少量鐵礬、磷酸、木質磺酸鈉和苯丙乳液為複合抗水劑，以發泡聚苯乙烯顆粒為成孔劑，採用注凝成型法製備氯氧鎂小球；(3)以氯氧鎂小球為載體，採用低溫水熱法製備納米Fe3+-TiO2膜，最後得到負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球。本發明無需燒結工藝，得到的負載納米Fe3+-TiO2膜的氯氧鎂浮球可以長期在水中浸泡而不分解、不沉降，可用於含油廢水或有機廢水的淨化。
文檔編號B01J32/00GK101822991SQ20101012252
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者李智廣, 西金濤, 許珂敬 申請人:山東理工大學