一种ZrO2/煤沥青基复合活性炭球的制备方法

技术领域

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种ZrO

背景技术

水产养殖过程中引入了多种养殖技术，然而，随之而来的水产养殖业以多种形式产生的自身污染也日益显现，不仅在一定程度上危害到养殖水域自身的生态环境，还对周边的水环境和生态系统构成一定威胁。污染问题不仅带来了经济损失，更是对环境产生不同程度的威胁。残余饵料、肥料或各种养殖生物的排泄物及残骸等在分解过程中，会消耗水体中的溶解氧，并释放出各种氨氮、亚硝酸盐、硝酸氮等产物，从而增加水体中COD、总氮、总磷、氨氮等的含量，造成水体富含营养化，细菌滋生，对水产本身乃至消费者的身体健康造成危害。

活性炭具有比表面积大、吸附能力强等优点被广泛用于水处理吸附剂，其中球形活性炭凭借其球形结构而具有较高的装填密度和流动性，是水处理吸附剂中的佼佼者，但球形活性炭在水处理中仅起到物理吸附作用，对污染物只能起到暂时的消除效果，不能有效的分解水中细菌和污染物。

TiO

二氧化锆(ZrO

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种ZrO

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种ZrO

1)取煤沥青球1-3倍质量的KOH固体溶于去离子水中，与煤沥青球混合，真空干燥将溶液蒸发；干燥好的煤沥青球放入管式炉中加热；在氮气气氛下，经过两次升温并保持恒温，再自然冷却后取出样品；样品用盐酸和去离子水冲洗直到中性为止，放入干燥箱中干燥制得煤沥青基球形活性炭；

2)取八水氧氯化锆固体溶解到去离子水中，随后加入PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌均匀，制得无色透明的纳米ZrO

3)通过浸渍烧结法将纳米ZrO

以紫外线为激发光源，将步骤3)得到的ZrO

所述的煤沥青基活性炭球的制备方法，包括以下步骤：

1)用吡啶溶液对煤焦油中温沥青进行索氏抽提，将抽提后的溶液冷却，并抽滤收取滤液；

2)将聚乙烯醇1788型、无水乙醇溶液、去离子水混合放入烧瓶中，在水浴锅中进行磁力搅拌，使聚乙烯醇完全溶解，冷却至室温；

3)将步骤1)得到的滤液和步骤2)得到的聚乙烯醇溶液混合，按混合溶液的3wt％～10wt％加入炭黑或煤沥青粉末，对得到的混合溶液超声震荡；

4)将混合溶液在85℃～95℃下进行加热搅拌，再恒温搅拌15～25分钟；

5)搅拌后的溶液冷却至室温，进行抽滤，得到煤沥青球；

6)对煤沥青球进一步处理：将得到的煤沥青球放入管式炉中，在空气气氛下，升温至300℃，在300℃温度下保持3小时，待自然冷却取出；

7)步骤6)得到的样品放入管式炉中，在氮气气氛下，升温至500℃，在500℃温度下保持1-3小时，待自然冷却取出得到煤沥青球。

步骤1)中所述的经过两次升温并保持恒温为在管式炉中从室温升温至400℃，升温2小时，并保持恒温1小时，再从400℃升温至750℃，升温3小时，并保持恒温1小时。

步骤3)中所述的加热为在管式炉中从室温升温至500℃，升温3小时，并保持恒温2小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本发明方法制备的ZrO

附图说明

图1是煤沥青基活性炭球制备流程图。

图2是ZrO

图3是ZrO

图4是锦鲤养殖水处理的流程图。

图5是煤沥青基活性炭球的XRD图。

图6是ZrO

图7是活化前的煤沥青基活性炭球的电镜扫描图。

图8是活化后的煤沥青基活性炭球的电镜扫描图。

图9是ZrO

图10是ZrO

图11是ZrO

图11中，(a)是锦鲤养殖原水图；(b)是纯ZrO

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

ZrO

1、煤沥青球的制备：

a.取吡啶溶液对煤焦油中温沥青进行索氏抽提，将抽提后的溶液冷却并抽滤收取滤液；

b.取聚乙烯醇1788型，无水乙醇溶液和去离子水，将其混合放入烧瓶中，在水浴锅中进行磁力搅拌并加热到70-90℃，确保聚乙烯醇完全溶解，最后冷却至室温；

c.将步骤a得到的滤液和步骤b)得到的聚乙烯醇溶液混合，并按混合溶液的3wt％～10wt％加入炭黑或煤沥青粉末，对得到的混合溶液超声震荡一定时间；

d.将超声后的混合溶液在80～90℃下进行热搅拌，温度到达目标温度时再恒温搅拌15～30分钟。

e.搅拌后的溶液冷却至室温，进行抽滤，得到煤沥青球。

f.将得到的煤沥青球放入管式炉中，在空气条件下，从温度25℃升温至300℃，升温时间37～40小时，在300℃温度下恒温3小时，待自然冷却取出样品。

g.在氮气气氛下，从温度25℃升温至700℃，升温时间4小时，在700℃温度下恒温3小时，待自然冷却取出，得到煤沥青球。

2、ZrO

a.取煤沥青球质量1～3倍的KOH固体，将KOH溶于少量去离子水后与煤沥青球混合，并在60～90℃下真空干燥，接着将干燥好的小球放入管式炉中高温煅烧。在氮气气氛下，煅烧温度从25℃加热到700～800℃，中间在400℃～450℃恒温60～150分钟，随后继续升温，并在700～800℃也恒温60～150分钟。随炉冷却后取出样品，用稀盐酸和去离子水冲洗直到水溶液变回中性为止，放入干燥箱中干燥制得煤沥青基活性炭球。

b.通过浸渍烧结法将ZrO

使用时，以紫外线作为光源，将一定量的ZrO

实施例一：

见图1，按照步骤1及步骤2的a制备煤沥青基活性炭球：

取块状煤沥青进行粉碎，过筛，用吡啶作为煤沥青的抽提溶剂对煤沥青进行抽提处理，抽滤后和聚乙烯醇溶液混合并进行超声处理。最后在85℃下热搅拌20分钟，混合液体冷却后进行抽滤，抽滤后得到的固体煤沥青小球，接着进行不熔化、炭化和KOH活化处理得到煤沥青基活性炭球。见图7，经过500℃炭化后，得到粒径均匀，并且粒径在96-180μm范围。见图8，煤沥青球经质量分数为50％的KOH浸泡后，在氮气保护下，温度在700℃下进行活化，得到煤沥青基活性炭球。

见图2，取3.22g八水氧氯化锆固体溶解进10ml去离子水，随后加入0.09g PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，制得纳米ZrO

见图3，取煤沥青基活性炭球放入坩埚中，再将制得的纳米ZrO

见图4，取两只40ml的烧杯(酒精消毒)分别加入20ml的锦鲤养殖水，取ZrO

实施例二：

见图1，按照步骤1及步骤2的a制备煤沥青基活性炭球：

取块状煤沥青进行粉碎，过筛，用吡啶作为煤沥青的抽提溶剂对煤沥青进行抽提处理，抽滤后和聚乙烯醇溶液混合并进行超声处理，最后在80℃下热搅拌30分钟，混合液体冷却后进行抽滤，抽滤后得到的固体煤沥青小球，接着进行不熔化、炭化和KOH活化处理得到煤沥青基活性炭球。见图7，经过500℃炭化后，得到粒径均匀，并且粒径在96-180μm范围。煤沥青球经质量分数为50％KOH浸泡后，在氮气保护下、温度在700℃下进行活化，得到煤沥青基活性炭球。

见图2，取3.22g八水氧氯化锆固体溶解进10ml去离子水，随后加入0.09g PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，制得纳米ZrO

见图3，取煤沥青基活性炭球放入坩埚中，再将制得的纳米ZrO

实施例三：

见图1，按照步骤1及步骤2的a制备煤沥青基活性炭球：

取块状煤沥青进行粉碎，过筛，用吡啶作为煤沥青的抽提溶剂对煤沥青进行抽提处理，抽滤后和聚乙烯醇溶液混合并进行超声处理。最后进行热搅拌，混合液体冷却后进行抽滤，抽滤后得到的固体煤沥青小球，接着进行不熔化、炭化和KOH活化处理得到煤沥青基活性炭球。见图7，经过500℃炭化后，得到粒径均匀，并且粒径在96-180μm范围。煤沥青球经质量分数为50％KOH浸泡后，在氮气保护下、温度在750℃下进行活化，得到煤沥青基活性炭球。

见图2，取3.22g八水氧氯化锆固体溶解进10ml去离子水，随后加入0.09g PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，制得纳米ZrO

见图3，取煤沥青基活性炭球放入坩埚中，再将制得的纳米ZrO

实施例四：

见图1，按照步骤1及步骤2的a制备煤沥青基活性炭球：

取块状煤沥青进行粉碎，过筛，用吡啶作为煤沥青的抽提溶剂对煤沥青进行抽提处理，抽滤后和聚乙烯醇溶液混合并进行超声处理。最后进行热搅拌，混合液体冷却后进行抽滤，抽滤后得到的固体煤沥青小球，接着进行不熔化、炭化和KOH活化处理得到煤沥青基活性炭球。见图7，经过500℃炭化后，得到粒径均匀，并且粒径在96-180μm范围。煤沥青球经质量分数为50％KOH浸泡后，在氮气保护下、温度在800℃下进行活化，得到煤沥青基活性炭球。

见图2，取3.22g八水氧氯化锆固体溶解进10ml去离子水，随后加入0.09g PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，制得纳米ZrO

见图3，取煤沥青基活性炭球放入坩埚中，再将制得的纳米ZrO

实施例五：

见图1，按照步骤1)及步骤2)的a制备煤沥青基活性炭球：

取块状煤沥青进行粉碎，过筛，用吡啶作为煤沥青的抽提溶剂对煤沥青进行抽提处理，抽滤后和聚乙烯醇溶液混合并进行超声处理。最后进行热搅拌，混合液体冷却后进行抽滤，抽滤后得到的固体煤沥青小球，接着进行不熔化、炭化和KOH活化处理得到煤沥青基活性炭球。见图7，经过500℃炭化后，得到粒径均匀，并且粒径在96-180μm范围。煤沥青球经质量分数为50％KOH浸泡后，在氮气保护下、温度在750℃下进行活化，得到煤沥青基活性炭球。

见图2，取3.22g八水氧氯化锆固体溶解进10ml去离子水，随后加入0.05g PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，制得纳米ZrO

见图3，取煤沥青基活性炭球放入坩埚中，再将制得的纳米ZrO

实施例六：

见图1，按照步骤1)及步骤2)的a制备煤沥青基活性炭球：

取块状煤沥青进行粉碎，过筛，用吡啶作为煤沥青的抽提溶剂对煤沥青进行抽提处理，抽滤后和聚乙烯醇溶液混合并进行超声处理。最后进行热搅拌，混合液体冷却后进行抽滤，抽滤后得到的固体煤沥青小球，接着进行不熔化、炭化和KOH活化处理得到煤沥青基活性炭球。见图7，经过500℃炭化后，得到粒径均匀，并且粒径在96-180μm范围。煤沥青球经质量分数为50％KOH浸泡后，在氮气保护下、温度在750℃下进行活化，得到煤沥青基活性炭球。

见图2，取3.22g八水氧氯化锆固体溶解进10ml去离子水，随后加入0.09g PEG600表面活性剂，在磁力搅拌器上搅拌30分钟，制得纳米ZrO

见图3，取煤沥青基活性炭球放入坩埚中，再将制得的纳米ZrO

本发明提供了新型的光催化杀菌材料ZrO