【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于臭氧存儲(chǔ)。更具體地，涉及納米多孔材料在臭氧存儲(chǔ)中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、水的深度處理是實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的必然需求，對(duì)構(gòu)建低碳社會(huì)、推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)意義重大。高級(jí)氧化技術(shù)(aops)是目前降解有毒有害新污染物最有效的手段之一，它們包括催化臭氧氧化、芬頓氧化、電催化氧化、光催化氧化、催化過硫酸鹽氧化等，其中臭氧催化氧化因副產(chǎn)物少、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注，并已在污廢水處理工程中得到了應(yīng)用。
2、臭氧催化氧化技術(shù)通過臭氧氧化和催化劑協(xié)同作用，高效降解難降解的有機(jī)污染物；催化臭氧氧化技術(shù)作為一種新型水處理技術(shù)在水處理中被廣泛應(yīng)用，一般來說，臭氧與有機(jī)物主要通過直接反應(yīng)和間接反應(yīng)兩種方式發(fā)生反應(yīng)，直接反應(yīng)是臭氧分子與有機(jī)物的直接反應(yīng)；間接反應(yīng)是臭氧與水反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，自由基再與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)體系中的臭氧濃度是決定臭氧催化氧化反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素，較高的臭氧濃度通常會(huì)提高催化氧化的效果，但是臭氧在水中的溶解度小，且臭氧結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定在常溫下容易被還原成氧氣，難以儲(chǔ)存，導(dǎo)致臭氧難以擴(kuò)大應(yīng)用，充分發(fā)揮催化活性。因此，急需尋找一種高效的臭氧儲(chǔ)存方法或提高水體中臭氧飽和溶解度的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供納米多孔材料在臭氧存儲(chǔ)或在提高水體臭氧飽和溶解度中的應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)的另一目的是提供一種提高水體中臭氧飽和溶解度的方法。
3、本專利技術(shù)的又一目的是提供所述方法在催化臭氧氧化
4、本專利技術(shù)上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
5、本專利技術(shù)提供納米多孔材料在臭氧存儲(chǔ)或在提高水體臭氧飽和溶解度中的應(yīng)用，所述納米多孔材料為分子篩；所述分子篩的平均孔徑為2.5～4nm。
6、本專利技術(shù)的多孔納米材料為分子篩，具有有序介孔通道。本專利技術(shù)通過研究發(fā)現(xiàn)，具有特定平均孔徑和有序介孔通道的分子篩對(duì)于臭氧具有優(yōu)異的存儲(chǔ)效果，且基于其特定的平均孔徑和納米孔結(jié)構(gòu)能夠使得臭氧在水體中的臭氧飽和溶解度大幅度提高。
7、具體而言，分子篩的平均孔徑為2.5～4nm時(shí)，其對(duì)臭氧具有較好的容納存儲(chǔ)效果，并且能顯著提高水體中臭氧溶解度，加入本專利技術(shù)所述分子篩后，分子篩的孔內(nèi)飽和臭氧溶解度至少為1.95×102mg/g，即在納米多孔材料孔內(nèi)的每克水能夠儲(chǔ)存1.95×102mg臭氧。分子篩投加量為1g/l時(shí)，整個(gè)懸浮液體系的臭氧溶解度至少為0.34mg/g，與不加分子篩的水體臭氧溶解度相比增加了61.90％。專利技術(shù)人在大量實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，分子篩平均孔徑進(jìn)一步縮小至微孔范圍，臭氧難以進(jìn)入到分子篩孔內(nèi)，分子篩對(duì)臭氧的容納效果變差，且水體臭氧的溶解度減??；分子篩的平均孔徑進(jìn)一步增大，分子篩對(duì)臭氧的容納效果變差，且水體臭氧溶解度并無顯著提高。
8、優(yōu)選地，所述分子篩的平均孔徑為3～3.8nm。具體地，本專利技術(shù)中所述分子篩的平均孔徑可以為3nm、3.1nm、3.2nm、3.3nm、3.4nm、3.5nm、3.6nm、3.7nm、3.8nm等，或上述任意數(shù)值形成的區(qū)間范圍，如3.1～3.5nm、3.2～3.6nm等，本專利技術(shù)不限于此。
9、優(yōu)選地，所述納米多孔材料的比表面積為800～1450m2/g。更具體地，所述納米多孔材料的比表面積為1084～1402m2/g。具體地，本專利技術(shù)中所述納米多孔材料的比表面積可以為1084.8nm、1130nm、1180nm、1230nm、1280nm、1330nm、1380nm、1401.9nm等，或上述任意數(shù)值形成的區(qū)間范圍，如1084.8～1401.9nm、1130～1380nm等，本專利技術(shù)不限于此。
10、優(yōu)選地，所述納米多孔材料的孔容為0.7～1.5cc/g。
11、優(yōu)選地，所述分子篩可以為硅基分子篩，或金屬摻雜改性的硅基分子篩。
12、優(yōu)選地，所述硅基分子篩為mcm-41分子篩，或其它可制備成平均孔徑為2.5～4nm的硅基分子篩。
13、本專利技術(shù)所述硅基分子篩或金屬摻雜改性的硅基分子篩可以為市售的，也可以按照常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室合成。
14、本專利技術(shù)提供所述硅基分子篩制備方法作為參考，具體制備方法為：硅源、表面活性劑和擴(kuò)孔劑混合，調(diào)節(jié)ph至10～12，20～35℃結(jié)晶，取晶體去除表面活性劑，即得。
15、優(yōu)選地，所述硅源、表面活性劑和擴(kuò)孔劑的摩爾比為10:1:1～3。
16、本專利技術(shù)提供所述金屬摻雜改性的硅基分子篩制備方法作為參考，具體制備方法為：硅源、金屬鹽、表面活性劑、擴(kuò)孔劑混合，調(diào)節(jié)ph至10～12，20～35℃結(jié)晶，取晶體去除表面活性劑，即得。
17、優(yōu)選地，硅和金屬原子摩爾比為25～200：1。進(jìn)一步優(yōu)選地，硅和金屬原子摩爾比為25～100：1。專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)硅和金屬摩爾比為25～100：1，制備的金屬摻雜改性的金屬摻雜改性的硅基分子篩對(duì)臭氧具有更好的儲(chǔ)存效果，且能臭氧在水體中的飽和溶解度更高。
18、優(yōu)選地，所述金屬鹽中的金屬為鋁或錫。
19、優(yōu)選地，所述硅源、表面活性劑和擴(kuò)孔劑的摩爾比為10:1:1.8～2。
20、優(yōu)選地，所述硅源為本領(lǐng)域常規(guī)制備硅基分子篩采用的硅源；更具體地，所述硅源包括但不限于硅酸四乙酯等。
21、優(yōu)選地，所述表面活性劑為本領(lǐng)域常規(guī)制備硅基分子篩采用的常規(guī)表面活性劑；更具體地，所述表面活性劑包括但不限于十六烷基三甲基溴化銨等。
22、優(yōu)選地，所述擴(kuò)孔劑為本領(lǐng)域常規(guī)制備硅基分子篩采用的常規(guī)擴(kuò)孔劑；更具體地，所述擴(kuò)孔劑包括但不限于1，3，5-三甲苯等。
23、優(yōu)選地，所述結(jié)晶的時(shí)間為2～3天。
24、本專利技術(shù)還提供一種提高水體中臭氧飽和溶解度的方法，將臭氧通入分散有納米多孔材料的水體環(huán)境中；所述納米多孔材料為分子篩；所述分子篩的平均孔徑為2.5～4nm。
25、優(yōu)選地，當(dāng)所述水環(huán)境中納米多孔材料的濃度為1～1.5g/l時(shí)，所述臭氧的進(jìn)氣濃度為1～2.5mg/l。在此臭氧進(jìn)氣濃度范圍內(nèi)，臭氧的飽和溶解度更高，進(jìn)一步提高臭氧的進(jìn)氣濃度，臭氧的飽和溶解度增加幅度不大。
26、優(yōu)選地，所述水環(huán)境的ph為3～10。優(yōu)選地，所述水環(huán)境的ph為3～7，在此ph范圍內(nèi)，臭氧的飽和溶解度更高。
27、優(yōu)選地，所述水環(huán)境的溫度為0～40℃。在此溫度范圍內(nèi)，臭氧的飽和溶解度更高。
28、另外地，本專利技術(shù)還保護(hù)所述方法在催化臭氧氧化中的應(yīng)用。
29、本專利技術(shù)具有以下有益效果：
30、本專利技術(shù)提供納米多孔材料在臭氧存儲(chǔ)或在提高水體臭氧飽和溶解度中的應(yīng)用，所述納米多孔材料為分子篩，且分子篩的平均孔徑為2.5～4nm。專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，具有本專利技術(shù)所述特定介孔孔徑的納米多孔材料對(duì)臭氧具有優(yōu)異的儲(chǔ)存效果，可以有效緩解臭氧易氧化分解的缺點(diǎn)，利用本專利技術(shù)所述特定的納米多孔材料，在納米多孔材料孔內(nèi)的每克水至少能夠儲(chǔ)存1.95×102mg臭氧，這種高活性本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.納米多孔材料在臭氧存儲(chǔ)或在提高水體臭氧飽和溶解度中的應(yīng)用，其特征在于，所述納米多孔材料為分子篩；所述分子篩的平均孔徑為2.5～4nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述分子篩的平均孔徑為3～3.8nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述納米多孔材料的比表面積為800～1450m2/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述納米多孔材料的孔容為0.7～1.5cc/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述分子篩的制備方法為：將硅源、表面活性劑和擴(kuò)孔劑混合，調(diào)節(jié)pH至10～12，20～35℃結(jié)晶，取晶體去除表面活性劑，即得；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，其特征在于，硅和金屬摩爾比為25～200：1。
7.一種提高水體中臭氧飽和溶解度的方法，其特征在于，將臭氧通入分散有納米多孔材料的水體環(huán)境中；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述水環(huán)境的溫度為0～40℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，所述水環(huán)境的pH為3～10。
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【技術(shù)特征摘要】
1.納米多孔材料在臭氧存儲(chǔ)或在提高水體臭氧飽和溶解度中的應(yīng)用，其特征在于，所述納米多孔材料為分子篩；所述分子篩的平均孔徑為2.5～4nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述分子篩的平均孔徑為3～3.8nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述納米多孔材料的比表面積為800～1450m2/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述納米多孔材料的孔容為0.7～1.5cc/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述分子篩的制備方法為：將硅源、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田雙紅，李倚晴，何春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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