专利名称：一种催化染料脱色的TiO<sub>2</sub>溶胶的制备方法
技术领域：
本发明属于纺织化工技术与环境技术的交叉领域，具体涉及一种具有光催
化活性可用于染料脱色的Ti02溶胶的制备。
背景技术：
纺织印染工业染色废水色度高、成分复杂、具有较大的生物毒性、诱变性 和致癌性，从而造成了严重的环境污染，危害到人类的生存和环境，而且由于 人工合成染料的稳定性和结构的多样性，使得降解难度很大。因此，染料的脱 色和降解受到了越来越广泛的关注。
光催化氧化处理印染废水是一种新颖而有前途的方法，该技术具有低能耗、 易操作、无二次污染等优点。目前，用于光催化降解环境污染物的最受关注的 催化剂主要是Ti02，其催化活性高、稳定性好，对人体无害，可以重复使用， 在工业废水处理方法有着很好的应用前景，是最具有代表性的光催化材料之一。 专利CN101108354A公开了一种二氧化钛可见光催化剂及其制备方法，这种催 化剂是以钛酸酯、可溶性铋盐和硫脲为原料，在醇溶液里发生醇解和縮合反应， 用乙酸及其水溶液来调节体系的pH值，通过热处理得到共掺杂二氧化钛催化 剂，可用于处理污水，降解染料等。专利CN101032691A中制备了一种具有可 见光催化活性的锐钛矿型氮氟共掺杂的二氧化钛纳米粉，能有效降解亚甲基蓝 等污染物。专利CN101157025A公开了一种高效光催化薄膜，该薄膜的制备方 法是将硝酸铋溶解于适量的冰醋酸、乙二醇甲醚及少量乙酰丙酮中；将混合液 加入钛酸四丁酯中；最后利用旋涂法制备薄膜并进行退火处理。专利 CN101147873A中制备了一种可见光催化剂，该催化剂扩大了二氧化钛的比表面 积，提高了光催化活性，增大了可见光区域的吸收。专利CN101125293A公开 了一种二氧化钛可见光光催化剂的制备方法，将钛醇盐和乙醇反应得到透明液 体后，将液滴滴加到去离子水中，形成白色悬浊液后用无机酸调节pH值，经过 超声处理，在80-16(TC反应5-20h，得到二氧化钛纳米晶溶胶；将溴化胺滴加到 二氧化钛纳米晶溶胶中，滴加完毕回流反应5-10h，减压蒸发溶剂，得到干凝胶， 以乙醇为溶剂对干凝胶进行抽提萃取，在100-120。C下干燥，得到二氧化钛光催 化剂。
本专利采用钛醇盐水解的方法制得TK)2溶胶，并向该溶胶中添加不同添加 剂；利用溶胶在紫外光照下的催化性能，对染料进行脱色处理，在紫外光照射 下进行光氧化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有光催化活性可用于染料脱色的Ti02溶胶。 本发明的另一目的是提供一种制备简单的Ti02溶胶的制备方法，该方法选
用钛酸酯、醇类溶剂、水、催化剂和添加剂，可在室温或较低温度下制备Ti02溶胶。
本发明提供的Ti02溶胶的制备方法是将6-10份钛酸酯滴加到3-6份醇类 溶剂中，在磁力搅拌器上(60-500rpm)搅拌2-30min以混合均匀；向锥形瓶中依 次加入38-52份水、31-51份催化剂，混合均匀；在此条件下将钛酸酯与醇类溶 剂的混合液以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后,在室温下静置陈 化4-10day后在溶胶中添加l-2份的添加剂，混合均匀，陈化2-12h后使用。所 制备的Ti02溶胶光催化剂，其粒径为30-50nm。
本发明中的钛酸酯是钛酸乙酯、钛酸正丙酯、钛酸四正丁酯、钛酸四丁酯、 钛酸异丁酯和钛酸异丙酯等。
本发明中的醇类溶剂是乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、乙二醇等。 本发明中的添加剂是&02、 Fe3+、 Cu2+、 Cl—、 Br—等。
本发明的目的还提供一种上述Ti02溶胶在染料脱色降解方面的应用，即采 用本发明的Ti02溶胶，使用波长为253.7nm，功率为40W的紫外灯作为光源照 射，加入Ti02溶胶催化剂，将待处理的染料溶液加入Ti02溶胶中，连续或间歇 进行光催化氧化反应30-150min，使染料溶液达到脱色的目的。
本发明所述的Ti02溶胶光催化剂的加入量为每4-20份待处理的染料溶液 中加入80-96份的Ti02溶胶光催化剂。
本发明所述的待处理的染料为活性染料、直接染料、酸性染料、阳离子染 料等。
本发明提供的用于染料脱色处理的光催化氧化方法优点在于
1、 Ti02溶胶光催化剂制备操作简单、反应条件温和、设备成本低；
2、 本发明所选用的低功率紫外灯不需要稳压装置和冷动系统，光能利用率高， 成本和操作费用低廉；
3、 Ti02溶胶光催化剂与待反应溶液充分接触，能够更有效的利用光能，对染料 化合物的降解效率高；
4、 本发明向溶胶中添加的H202、 Fe3+、 Cu2+、 Cl'、 Bf等对染料脱色起到协同作 用，可以提高染料脱色效率。
具体实施例方式
通过以下的实施例将有助于进一步的理解本发明，但不能限定本发明的内容。
实施例一 Ti02溶胶催化活性橙K-GN脱色
1. 将7.2份钛酸四正丁酯滴加到3.5份乙醇中，在磁力搅拌器上(60-500rpm) 搅拌2min以混合均匀；向锥形瓶中依次加入48.8份水、40.5份浓度为lmol/L
的盐酸，混合均匀；在此条件下乙醇与钛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，在室温下静置陈化7day后使用。
2. 向9.1份浓度为20mg/L的活性橙K-GN染料溶液中加入90.9份Ti02溶 胶，搅拌均匀。然后在40W紫外灯(253.7nm)下照射100min，脱色率为97.5%。
实施例二 H202/Ti02溶胶催化直接大红4BS脱色
1. 将7.0份钛酸四丁酯滴加到3.5份乙二醇中，在磁力搅拌器上(60-500rpm) 搅拌2min以混合均匀；向锥形瓶中依次加入40.1份水、48.4份浓度为lmol/L 的盐酸，混合均匀；在此条件下将乙二醇与钛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,在室温下静置陈化5day后向其中添加1.0 份0.01%的11202混合均匀，陈化2h后使用。
2. 向16.7份浓度为20mg/L的活性橙K-GN染料溶液中加入83.3份 H20/Ti02溶胶,混合均匀。然后在40W紫外灯(253.7nm)下照射80min，脱色 率为97.0%。
实施例三Fe3+/Ti02溶胶催化酸性湖蓝A脱色
1. 将7.0份钛酸乙酯滴加到3.5份乙醇中，在磁力搅拌器上(60-500rpm)搅拌 2min以混合均匀；向锥形瓶中依次加入40.0份水、48.2份浓度为lmol/L的盐 酸，混合均匀；在此条件下将乙醇与钛酸乙酯的混合液以ldrop/s的速度滴加到 上述混合液中。滴加完成后，在室温下静置陈化4day后向其中添加1.3份0.01% 的Fe"混合均匀，陈化10h后使用。
2. 向20份浓度为20mg/L的酸性湖蓝A染料溶液中加入80份Fe3+/Ti02 溶胶，混合均匀。然后在40W紫外灯(253.7nm)下照射60min，脱色率为97.8%。
实施例四C17Ti02溶胶催化阳离子红5GN脱色
1. 将6.7份钛酸四正丁酯滴加到4.4份丙醇中，在磁力搅拌器上(60-500rpm) 搅拌2min以混合均匀；向锥形瓶中依次加入42.8份水、45.0份浓度为lmol/L 的盐酸，混合均匀；在此条件下将钛酸四正丁酯与丙醇的混合液以ldrop/s的速 度滴加到上述混合液中。滴加完成后，在室温下静置陈化7day后向其中添加1.1 份0.01%的Cr混合均匀，陈化12h后使用。
2. 向19.8份浓度为50mg/L的阳离子红5GN染料溶液中加入80.2份C17TiO2 溶胶，混合均匀。然后在40W紫外灯(253.7nm)下照射30min，脱色率为95.6%。
权利要求
1.一种具有光催化活性可用于染料脱色的TiO2溶胶的制备方法，由以下成份组成钛酸酯、醇类溶剂、水、催化剂和添加剂。
2. 如权利要求书l所述的TiCV溶胶的制备方法，其特征是采用如下方法制备 将6-10份钛酸酯滴加到3-6份醇类溶剂中，在磁力搅拌器上(60-500rpm)搅拌 2-30min以混合均匀；向锥形瓶中依次加入38-52份水、31-51份催化剂，混 合均匀；在此条件下将钛酸酯与醇类溶剂的混合液以ldrop/s的速度滴加到上 述混合液中。滴加完成后，室温下静置陈化4-10day后在溶胶中添加l-2份的 添加剂，混合均匀，陈化2-12h后使用。
3. 根据权利要求2的制备方法，其特征在于所用的钛酸酯是钛酸乙酯、钛酸四 正丙酯、钛酸正丁酯、钛酸四丁酯、钛酸异丁酯和钛酸异丙酯等。
4. 根据权利要求2的制备方法，其特征在于所用的醇类溶剂是乙醇、甲醇、丙 醇、丁醇、乙二醇等。
5. 根据权利要求2的制备方法，其特征在于所用的添加剂是11202、 Fe3+、 Cu2+、 CT、 Br等。
6. 如权利要求书l所述的Ti02溶胶在染料溶液脱色上的应用，其特征是采用如 下处理方法向染料溶液中加入溶胶，搅拌均匀；将染料与溶胶的混合溶液 在紫外光照射下进行光降解。
7. 如权处要求书6所述的方法，其特征在于所用紫外灯的功率为40W，波长为 253.7nm;光照时间为30-150min。
8. 如权利要求书6所述的用于染料溶液处理的光催化脱色方法，其特征在于所 述的染料为活性染料、直接染料、酸性染料、阳离子染料等。
全文摘要
本发明涉及一种具有光催化活性TiO<sub>2</sub>溶胶的制备及其在染料脱色上的应用，属于纺织化工技术与环境技术的交叉领域。本发明提供的TiO<sub>2</sub>溶胶的制备方法，选用钛酸酯、醇类溶剂、水和催化剂制备TiO<sub>2</sub>溶胶，并向该溶液中添加H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>、Fe<sup>3+</sup>、Cu<sup>2+</sup>、Cl<sup>-</sup>、Br<sup>-</sup>等添加剂。用该TiO<sub>2</sub>溶胶作催化剂，在功率为40W、波长为253.7nm的紫外灯照射下，可以对活性染料、直接染料、酸性染料、阳离子染料等进行有效脱色。
文档编号B01J21/06GK101362079SQ20081015600
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者海 刘, 王潮霞 申请人:江南大学