本發(fā)明屬于凈水新材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前我國用于凈水產(chǎn)品的核心器件主要以RO膜為主，缺點是廢水率高、產(chǎn)品壽命短，凈化廢水率低、凈化效率高的直接凈化材料及產(chǎn)品很少，公開資料報道的只有少數(shù)技術(shù)研究報告及實驗產(chǎn)品，很少有市場應(yīng)用相關(guān)報道。二氧化鈦能帶較寬，紫外光激發(fā)產(chǎn)生的空穴電子對復(fù)合率很高，且在實際應(yīng)用中粉末類產(chǎn)品回收非常困難。因此，傳統(tǒng)負(fù)載二氧化鈦光催化材料存在粘接力不高，催化活性受限等諸多問題。為解決這些問題，需發(fā)明適用的一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)凈水機、純水機等產(chǎn)品廢水率高、產(chǎn)品壽命短等問題，提供了一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法。一種碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法，包括：1）碳纖維預(yù)處理：將碳纖維無紡布裁剪成寬40mm，長100mm的條狀，用清水沖洗一遍，然后放進(jìn)次氯酸電解槽中，通電電解產(chǎn)生大量次氯酸，同時加熱到80~150℃，輕輕攪拌，對所述碳纖維無紡布進(jìn)行氧化處理，氧化處理3~5小時后，取出，用去離子水沖洗，以去除殘留的次氯酸及其他氧化產(chǎn)物，當(dāng)清洗液PH≥6.5時，完成預(yù)處理，得到第一碳纖維條；2）復(fù)合納米二氧化鈦的制備：將鈦酸四正丁酯、有機硅丙烯酸樹脂、加入無水乙醇中攪拌均勻，并反應(yīng)20~50分鐘得到第一混合溶液，然后將所述第一混合溶液緩慢滴加到無水乙醇、乙酰丙酮、正硅酸乙酯、冰醋酸、蒸餾水組成的第二混合溶液中，滴加時間為50~80分鐘，加熱40~60℃反應(yīng)，制備得到二氧化鈦溶液；3）碳纖維負(fù)責(zé)二氧化鈦的制備：將所述第一碳纖維條預(yù)熱到50~70℃，放置到所述二氧化鈦溶液中浸潤，取出后，放置在不銹鋼絲網(wǎng)篩上面自然瀝干5~15分鐘，然后同所述不銹鋼絲網(wǎng)篩一同放置于70~120℃的烘箱中烘干10~15分鐘，取出冷卻到50~70℃，得到第二碳纖維條，將冷卻后的所述第二碳纖維條放置于所述二氧化鈦溶液中浸潤，取出后，放置在所述不銹鋼絲網(wǎng)篩上面自然瀝干5~15分鐘，然后同所述不銹鋼絲網(wǎng)篩一同放置于100~150℃的烘箱中烘干10~15分鐘，取出冷卻到50~70℃，得到第三碳纖維條，將冷卻后的第三碳纖維放置于所述二氧化鈦溶液中浸潤，取出后，放置在所述不銹鋼絲網(wǎng)篩上面自然瀝干5~15分鐘，然后同所述不銹鋼絲網(wǎng)篩一同放置于100~150℃的馬弗爐中加熱10~15分鐘，然后充入氮氣，迅速升溫到450~700℃，煅燒90~150分鐘，關(guān)掉加熱器件，自然冷卻到100℃以下取出，制得用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料。進(jìn)一步地，所述碳纖維無紡布為80~300g/m2梳理型碳纖維無紡布。進(jìn)一步地，所述碳纖維預(yù)處理步驟中的所述次氯酸為15%次氯酸溶液。進(jìn)一步地，所述碳纖維預(yù)處理步驟中的所述電解槽為納米釕銥材料制備的鈦電極電解槽。進(jìn)一步地，所述復(fù)合納米二氧化鈦的制備步驟中的鈦酸四正丁酯、有機硅丙烯酸樹脂、無水乙醇、乙酰丙酮、冰醋酸、正硅酸乙酯為分析純。進(jìn)一步地，所述復(fù)合納米二氧化鈦的制備步驟中的所述攪拌時間為30~40分鐘。進(jìn)一步地，所述復(fù)合納米二氧化鈦的制備步驟中所述二氧化鈦溶液中的鈦酸四正丁酯、有機硅丙烯酸樹脂、無水乙醇、乙酰丙酮、正硅酸乙酯、冰醋酸、蒸餾水的物質(zhì)的質(zhì)量比為：鈦酸四丁酯11-14%、正硅酸乙酯3-8%、有機硅丙烯酸樹脂5.5-7%、乙酰丙酮6-9%、無水乙醇32-45%、冰醋酸2-7%、正硅酸乙酯6-11%、蒸餾水11-17%。本發(fā)明提供的一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法，能制備性能穩(wěn)定的碳纖維負(fù)載二氧化鈦材料，制備工藝簡單、生產(chǎn)加工方便。該光催化材料主要用于生活飲用水制備的凈水機、純水機及其他水處理產(chǎn)品，以提飲用水的凈水水質(zhì)、使用壽命、凈水出水率，降低生產(chǎn)成本，具有以下優(yōu)點：1）在制備時，通過控制各組分的配比，并選擇合適的工藝條件（如溫度、攪拌時間等)，通過選擇合適的原料配比，從而制得均勻穩(wěn)定的用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料；2）工藝簡單，適合于各凈水設(shè)備的生產(chǎn)加工；3）制得的光催化材料具有良好的催化性能，能有效地將污染物礦化處理，降解為二氧化碳、水等無機物；4）用于凈水設(shè)備，兼具降解有機污染和吸附污染物再次降解的作用，降解污染物效率高，成本低；5）用于凈水設(shè)備，使用壽命長、效率高，功耗低。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1是本發(fā)明所述的一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法的流程圖；圖2是本發(fā)明所述的一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法水處理性能圖。具體實施方式功能概述本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)凈水機、純水機等產(chǎn)品廢水率高、產(chǎn)品壽命短等問題，提供了一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實施例及實施例中的技術(shù)特征可以相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，為了便于描述，在下文中使用了步驟號，但這不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，另外，在以下方法中描述的各個步驟雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。方法實施例根據(jù)本發(fā)明的實施例，提出了一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明方法實施例的一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法的流程圖，包括如下步驟：步驟S102，碳纖維預(yù)處理：將碳纖維無紡布裁剪成寬40mm，長100mm的條狀，用清水沖洗一遍，然后放進(jìn)次氯酸電解槽中，通電電解產(chǎn)生大量次氯酸，同時加熱到80~150℃，輕輕攪拌，對所述碳纖維無紡布進(jìn)行氧化處理，氧化處理3~5小時后，取出，用去離子水沖洗，以去除殘留的次氯酸及其他氧化產(chǎn)物，當(dāng)清洗液PH≥6.5時，完成預(yù)處理，得到第一碳纖維條；步驟S104，復(fù)合納米二氧化鈦的制備：將鈦酸四正丁酯、有機硅丙烯酸樹脂、加入無水乙醇中攪拌均勻，并反應(yīng)20~50分鐘得到第一混合溶液，然后將所述第一混合溶液緩慢滴加到無水乙醇、乙酰丙酮、正硅酸乙酯、冰醋酸、蒸餾水組成的第二混合溶液中，滴加時間為50~80分鐘，加熱40~60℃反應(yīng)，制備得到二氧化鈦溶液；步驟S106，碳纖維負(fù)責(zé)二氧化鈦的制備：將所述第一碳纖維條預(yù)熱到50~70℃，放置到所述二氧化鈦溶液中浸潤，取出后，放置在不銹鋼絲網(wǎng)篩上面自然瀝干5~15分鐘，然后同所述不銹鋼絲網(wǎng)篩一同放置于70~120℃的烘箱中烘干10~15分鐘，取出冷卻到50~70℃，得到第二碳纖維條，將冷卻后的所述第二碳纖維條放置于所述二氧化鈦溶液中浸潤，取出后，放置在所述不銹鋼絲網(wǎng)篩上面自然瀝干5~15分鐘，然后同所述不銹鋼絲網(wǎng)篩一同放置于100~150℃的烘箱中烘干10~15分鐘，取出冷卻到50~70℃，得到第三碳纖維條，將冷卻后的第三碳纖維放置于所述二氧化鈦溶液中浸潤，取出后，放置在所述不銹鋼絲網(wǎng)篩上面自然瀝干5~15分鐘，然后同所述不銹鋼絲網(wǎng)篩一同放置于100~150℃的馬弗爐中加熱10~15分鐘，然后充入氮氣，迅速升溫到450~700℃，煅燒90~150分鐘，關(guān)掉加熱器件，自然冷卻到100℃以下取出，制得用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料。下面詳細(xì)描述上述處理的細(xì)節(jié)。（一）步驟S102進(jìn)一步地，所述碳纖維無紡布為80~300g/m2梳理型碳纖維無紡布。進(jìn)一步地，所述碳纖維預(yù)處理步驟中的所述次氯酸為15%次氯酸溶液。進(jìn)一步地，所述碳纖維預(yù)處理步驟中的所述電解槽為納米釕銥材料制備的鈦電極電解槽。（二）步驟S104進(jìn)一步地，所述復(fù)合納米二氧化鈦的制備步驟中的鈦酸四正丁酯、有機硅丙烯酸樹脂、無水乙醇、乙酰丙酮、冰醋酸、正硅酸乙酯為分析純。進(jìn)一步地，所述復(fù)合納米二氧化鈦的制備步驟中的所述攪拌時間為30~40分鐘。進(jìn)一步地，所述復(fù)合納米二氧化鈦的制備步驟中所述二氧化鈦溶液中的鈦酸四正丁酯、有機硅丙烯酸樹脂、無水乙醇、乙酰丙酮、正硅酸乙酯、冰醋酸、蒸餾水的物質(zhì)的質(zhì)量比為：鈦酸四丁酯11-14%、正硅酸乙酯3-8%、有機硅丙烯酸樹脂5.5-7%、乙酰丙酮6-9%、無水乙醇32-45%、冰醋酸2-7%、正硅酸乙酯6-11%、蒸餾水11-17%。下述實施例中所使用的原材料及試劑均可從市場購得，且全部原料和試劑均為國產(chǎn)產(chǎn)品。實施例二氧化鈦溶液的含量列表如表1所示。表1單位：g實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5鈦酸四丁酯120130130140140正硅酸乙酯7060807080有機硅丙烯酸樹脂6060606560乙酰丙酮8080807060無水乙醇410380380410400冰醋酸5050604040正硅酸乙酯9090906070蒸餾水120150120145150將以上各實施例1-5制備而成的碳纖維負(fù)責(zé)二氧化鈦材料制備成水處理裝置，前面配置過濾精度1μm的PP棉濾芯過濾，降解配置含甲基橙染料自來水，經(jīng)測試，其水處理性能如圖2所示。光催化材料反應(yīng)激發(fā)光源采用UVB、UVA波段LED，置于水槽中使用，水槽從下部進(jìn)水，上部出水，水流速度為20~50mm/min。每100g碳纖維負(fù)載二氧化鈦材料處理1升水，連續(xù)處理。本發(fā)明經(jīng)過長期研究和大量的實驗，研制出一種用于凈水、純水機的碳纖維負(fù)載二氧化鈦材料。該材料可應(yīng)用于污染較嚴(yán)重的凈水、純水機產(chǎn)品中。該產(chǎn)品加工生產(chǎn)組裝后應(yīng)用與凈水、純水機中，具有很高的凈化效率、對飲用水中菌類、重金屬、非金屬離子有良好的凈化效果，特別對有機污染物凈化效果優(yōu)良，對菌類凈化率在99.99%以上。本發(fā)明所制成的碳纖維負(fù)載納米二氧化鈦材料，在UVB光源的照射下，即有良好的光催化性能，納米二氧化鈦材料主要采用銳鈦型納米二氧化鈦。傳統(tǒng)二氧化鈦材料在UVC波段凈化效率很高，本發(fā)明項目材料在UVB、UVA波段即有良好的凈化效果。在凈水項目中，水中光源壽命短、成本高，更換率高，采用本項目產(chǎn)品后，可采用價格較低的UVA、UVB波段LED作為光源，既能有效提高光催化效率，又能大幅度提高使用壽命，經(jīng)濟效率優(yōu)良。本發(fā)明制品，生產(chǎn)簡單、材料環(huán)保、無毒副作用，是具有良好市場前景的凈水材料。本發(fā)明提供的一種用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料的制備方法，能制備性能穩(wěn)定的碳纖維負(fù)載二氧化鈦材料，制備工藝簡單、生產(chǎn)加工方便。該光催化材料主要用于生活飲用水制備的凈水機、純水機及其他水處理產(chǎn)品，以提飲用水的凈水水質(zhì)、使用壽命、凈水出水率，降低生產(chǎn)成本，具有以下優(yōu)點：1）在制備時，通過控制各組分的配比，并選擇合適的工藝條件（如溫度、攪拌時間等)，通過選擇合適的原料配比，從而制得均勻穩(wěn)定的用于凈水設(shè)備的碳纖維負(fù)載二氧化鈦光催化材料；2）工藝簡單，適合于各凈水設(shè)備的生產(chǎn)加工；3）制得的光催化材料具有良好的催化性能，能有效地將污染物礦化處理，降解為二氧化碳、水等無機物；4）用于凈水設(shè)備，兼具降解有機污染和吸附污染物再次降解的作用，降解污染物效率高，成本低；5）用于凈水設(shè)備，使用壽命長、效率高，功耗低。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3