本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于有機(jī)廢水處理的光催化劑制備方法及在固定床光降解反應(yīng)器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著染料合成、印染等工業(yè)廢水的不斷排放和各種染料的不斷使用，進(jìn)入環(huán)境的染料數(shù)量和種類不斷增加，染料造成的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界大約15%染料在生產(chǎn)過程中被排放到廢水中。這些染料廢水具有水量大、色度深、高COD、高BOD的特點(diǎn)，是傳統(tǒng)的生物、生化、物化方法難以降解處理的一種工業(yè)廢水。光催化技術(shù)作為一種高級(jí)氧化過程技術(shù)，被看作高溫焚化法、改進(jìn)活性污泥法、厭氧消化法和其它物理化學(xué)等常規(guī)處理方法的合理、有效的補(bǔ)充。光催化技術(shù)使用的半導(dǎo)體材料(諸如TiO₂)之所以能夠作為光催化劑參與氧化還原反應(yīng)，是由其本身的電子結(jié)構(gòu)決定的。TiO₂光催化能有效降解染料廢水，使污染物礦化為CO₂、水及其它小分子物質(zhì)：用TiO₂光催化降解具有無毒、快速、操作成本低、催化劑價(jià)廉易得、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用前景廣闊。但其處理廢水大多采用懸浮分散法，TiO₂微小顆粒易流失，與廢水的分離緩慢且昂貴，懸浮粒子對(duì)光線的吸收阻擋影響了光的輻射深度。而且，處理的有機(jī)物及降解產(chǎn)生的某些有害中間產(chǎn)物的濃度均較低，與懸浮TiO₂顆粒接觸頻率不高，導(dǎo)致有機(jī)物礦化速度小，影響催化降解效果。因此，在光催化技術(shù)研究中一般選用其他材料對(duì)TiO₂進(jìn)行負(fù)載或改性以改善其光催化性能。為防止TiO₂涂層的開裂、脫落，可把TiO₂粒子固定到SiO₂等載體上，且將TiO₂粒子嵌入到介孔二氧化硅基體中還能進(jìn)一步提高二氧化鈦的催化活性。目前采用的方法是膠體TiO₂粒子和硅醇鹽（如正硅酸乙酯的醇溶膠）混合。但正硅酸乙酯在水解、干燥過程中形成的二氧化硅凝膠易開裂，從而易從載體上脫落。本發(fā)明旨在解決這一問題，具體做法是在硅醇鹽溶膠中引入彈性物質(zhì)如端基為羥基的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)對(duì)其改性，增加柔性，抑制毛細(xì)壓力，有效阻止二氧化硅薄膜從載體表面脫落。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種基于PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備方法及其在固定床光降解反應(yīng)器中的應(yīng)用。

本發(fā)明將TiO₂納米粒子通過與溶膠-凝膠法得到的SiO₂凝膠進(jìn)行復(fù)合，制得無開裂PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合光催化材料，并將其負(fù)載在浮石、玻璃纖維和麥飯石等載體上形成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜。復(fù)合光催化劑不僅解決了TiO₂納米粒子光催化反應(yīng)過程中的回收問題，而且，具有彈性基團(tuán)的聚二甲基硅氧烷（PDMS-OH）的引入可以在解決TiO₂光催化劑固定化的同時(shí)，使其比表面積、熱穩(wěn)定性和骨架強(qiáng)度等進(jìn)一步提高，并能提高復(fù)合催化劑的疏水性能，以達(dá)到提高光催化劑活性的目的。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種基于PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備方法，以正硅酸四乙酯（TEOS）為原料，無水乙醇作溶劑，磷酸作為催化劑，并添加TiO₂納米粒子（P25）和具有彈性基團(tuán)的聚二甲基硅氧烷，采用溶膠-凝膠法和常壓恒溫干燥技術(shù)制備無開裂PDMS-TiO₂-SiO₂凝膠。同時(shí)以浮石為載體，用浸涂法制備了一種基于PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜，其具體制備方法步驟如下：

（1）基材的預(yù)處理：將浮石、玻璃纖維和麥飯石等基底材料超聲清洗干凈，并于60℃烘箱中烘干。

（2）稱取二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取無水乙醇至碘量瓶內(nèi)與其混合，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌。

（3）在快速攪拌條件下將去離子水逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌。

（4）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫、水位，保持恒定。

（5）超聲結(jié)束后，在快速攪拌條件下將PDMS-OH逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌。

（6）以逐滴加入的方式加入催化劑磷酸進(jìn)行攪拌，得到PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠。

（7）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于容器后用保鮮膜密封，再放入恒溫恒濕干燥箱內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀后，得到底部白色膠狀物質(zhì)，即PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料。

（8）將體外實(shí)驗(yàn)制備PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料涂抹在浮石等基材上，間隔一段時(shí)間涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹一定次數(shù)，并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕使其溶膠固化一段時(shí)間，即得到PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜。

所述的步驟（2）中，二氧化鈦粒子的形態(tài)為：銳鈦型：70-80％，金紅石型：20-30％。

所述的步驟（2）中，二氧化鈦粒子與無水乙醇的比例為1:40-50g/mL，二氧化鈦粒子與正硅酸乙酯的比例為1:10-15g/mL；攪拌時(shí)間為2-3h。

所述的步驟（3）中，二氧化鈦粒子與去離子水的比例為1:6.4-10g/mL，攪拌時(shí)間為10-30min。

所述的步驟（4）中，超聲時(shí)間為10-30min，超聲波清洗器內(nèi)水溫為25-30℃。

所述的步驟（5）中，二氧化鈦粒子與PDMS-OH的比例為1:8-12g/mL，攪拌時(shí)間為10-30min。

所述的步驟（6）中，二氧化鈦粒子與磷酸的比例為1:6-10g/mL，攪拌時(shí)間為10-30min。

所述的步驟（7）中，恒溫恒濕干燥箱設(shè)定條件為：濕度60%，溫度25-30℃；反應(yīng)沉淀時(shí)間為48-72h。

所述的步驟（8）中，間隔時(shí)間為24-36h，固化時(shí)間為7-9d，涂抹次數(shù)為3-4次，涂抹TiO₂總質(zhì)量為4500mg，超聲時(shí)間為10-30min。

本發(fā)明所述的光降解反應(yīng)器包括支架（5）、紫外燈管（6）、轉(zhuǎn)子流量計(jì)（7）、循環(huán)泵（3）、儲(chǔ)液槽（4）和PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜（1）。反應(yīng)裝置示意圖如圖1所示：模擬染料酸性橙Ⅱ廢水（V=1500mL，C=20mg?L^-1）在此反應(yīng)裝置基礎(chǔ)上放置于玻璃容器，通過控溫磁力攪拌器（8）進(jìn)行攪拌均勻，以及對(duì)溶液的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，隨后經(jīng)過循環(huán)泵提升至一定高度后，通過設(shè)定好流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì)（7）流入到置有PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜（1）的反應(yīng)器的儲(chǔ)液槽（4）中，儲(chǔ)液槽（4）中的染料分子在催化劑和紫外光照射下被吸附降解，未降解的染料分子流回到玻璃容器中，繼而實(shí)現(xiàn)染料廢水的循環(huán)降解。實(shí)驗(yàn)考察了溶液溫度、pH、流速及載體類型等參數(shù)降解廢水的影響

PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜在固定床光降解反應(yīng)器中的應(yīng)用如下：

（1）選用浮石作為載體，溶液流速為250 mL·min^-1，溫度為35℃，實(shí)驗(yàn)比較了溶液pH值為4.0、5.5、7.0、8.5、10.0的五種pH情況下PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜降解AO7的效果，得到pH=4.0的酸性條件下表現(xiàn)出良好的催化效果；

（2）選用浮石作為載體，溶液流速為250 mL·min^-1，pH值為4.0，實(shí)驗(yàn)比較了溫度為35℃、40℃、45℃的三種溫度情況下PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜降解AO7的效果，得到溶液水溫為35℃的情況要好于40℃、45℃；

（3）選用浮石作為載體，溫度為35℃，pH值為4.0，實(shí)驗(yàn)比較了溶液流速為10 mL·min^-1、70mL·min^-1、130mL·min^-1、190mL·min^-1、250 mL·min^-1五種流速情況下PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜載體降解AO7的效果，得到溶液流速對(duì)AO7降解效果順序由好到差為250mL·min^-1>190mL·min^-1>130mL·min^-1>70mL·min^-1>10 mL·min^-1；

（4）溶液流速為250 mL·min^-1，溫度為35℃，pH值為4.0，實(shí)驗(yàn)比較了浮石、玻璃纖維和麥飯石三種載體類型PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜降解AO7的效果，發(fā)現(xiàn)天然浮石相比于麥飯石球和玻璃纖維具有更好的降解和脫色效果。浮石作為載體的光催化反應(yīng)器，12h后對(duì)于AO7染料溶液降解效率能達(dá)到99.1%。

（5）選用浮石作為載體，溶液流速為250mL·min^-1，溫度為35℃，pH值為4.0，PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜循環(huán)使用5次后對(duì)AO7染料溶液的降解效率仍能達(dá)到90%以上，表明本實(shí)驗(yàn)研究的PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光催化材料具有良好的光催化活性和穩(wěn)定性，為薄膜光催化劑的商業(yè)化和實(shí)際運(yùn)用提供了較好的理論依據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是：

1）將傳統(tǒng)懸浮分散液攪拌光降解形式轉(zhuǎn)改變?yōu)楣潭ù脖∧し磻?yīng)器形式，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)染料廢水的連續(xù)流動(dòng)降解，克服了TiO₂納米粒子光催化反應(yīng)過程中的回收問題，可直接得到不含染料及催化劑的流動(dòng)相。

2）本發(fā)明制作的PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜不存在開裂現(xiàn)象，不但具有較高的催化活性，而且壽命較長，性質(zhì)穩(wěn)定，可多次重復(fù)利用。隨著循環(huán)使用次數(shù)的增加，在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，AO7溶液濃度的降解情況并未出現(xiàn)明顯的差別，降解效率仍能達(dá)到90%以上，說明PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光催化活性并未受循環(huán)使用次數(shù)的增加而出現(xiàn)下降的情況，表明TiO₂粒子不易脫落。

3）固定床薄膜反應(yīng)器其制作流程簡單、成本低廉、無二次污染且性能優(yōu)越，可實(shí)現(xiàn)印染廢水的批量處理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施制備的固定床光降解反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中，1為PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜載體，2為處理染料溶液，3為循環(huán)泵，4為儲(chǔ)液槽，5為支架，6為紫外燈管，7為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，8為控溫磁力攪拌器。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中PDMS-TiO₂-SiO₂處理浮石前后的靜態(tài)接觸角測定圖。其中，（a）為處理前的靜態(tài)接觸角測定圖，（b）為處理后的靜態(tài)接觸角測定圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中浮石經(jīng)過PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料處理前后的SEM圖。（a）為處理前的SEM圖，（b）為處理后的SEM圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中溶液pH值對(duì)降解速率常數(shù)的影響。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例3中溶液水溫對(duì)AO7降解的影響。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例4中溶液流速對(duì)AO7降解效率的影響。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例5不同載體對(duì)AO7降解效率的影響。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例6中循環(huán)次數(shù)對(duì)AO7降解的影響。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容。

本發(fā)明采用溶膠-凝膠方法，在常溫恒壓干燥下制備無開裂PDMS-TiO₂-SiO₂凝膠。同時(shí)以浮石、玻璃纖維和麥飯石等作為基材，用浸涂法制備了一種基于PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜，并考察了其在固定床光降解反應(yīng)器中的應(yīng)用。固定床光降解反應(yīng)器裝置如圖1所示，由玻璃載板（25×18cm）、布水管、循環(huán)泵、玻璃容器（35×30×3.5cm）、玻璃燒杯、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、磁力控溫?cái)嚢杵?、攪拌子等組成。實(shí)驗(yàn)過程中，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置被放置在一個(gè)無其他光源的不銹鋼容器中，避免其他光線干擾。

實(shí)施例1。

（1）稱取500mg二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取20.00mL無水乙醇至碘量瓶內(nèi)，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取5.00mL正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌2h；

（2）攪拌后，移取3.20mL去離子水，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌10min；

（3）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲10min，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫（約25℃）、水位，盡量保持恒定；

（4）超聲結(jié)束后，移取4.00mLPDMS-OH，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌10min；

（5）將碘量瓶置于磁力攪拌器上攪拌，同樣以逐滴加入的方式加入催化劑磷酸攪拌10min，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠的制備；

（6）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于100mL燒杯中后用保鮮膜密封以減緩其溶劑蒸發(fā)，再放入恒溫恒濕干燥箱（濕度60%，溫度25℃）內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀72h后，得底部白色膠狀物質(zhì)，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料的制備。用刷子把PDMS-TiO₂-SiO₂涂刷于浮石。間隔一天涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹三次（TiO₂總質(zhì)量為4500mg），并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕內(nèi)使其溶膠固化7.4d，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備。

為了在宏觀上更好的體現(xiàn)出PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料在浮石上運(yùn)用后的疏水性能，進(jìn)行了接觸角的測試，測試結(jié)果如圖2所示。

為了更好的觀察PDMS-TiO₂-SiO₂無開裂納米復(fù)合材料對(duì)不同載體處理前后表面形貌的變化，對(duì)PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠對(duì)浮石載體處理前后的表面形貌進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)果如圖3所示。

實(shí)施例2。

（1）稱取500mg二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取21.00mL無水乙醇至碘量瓶內(nèi)，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取4.50mL正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌2.2h；

（2）攪拌后，移取3.6mL去離子水，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌14min；

（3）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲14min，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫（約26℃）、水位，盡量保持恒定；

（4）超聲結(jié)束后，移取4.4mLPDMS-OH，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌14min；

（5）將碘量瓶置于磁力攪拌器上攪拌，同樣以逐滴加入的方式加入3.4mL磷酸攪拌14min，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠的制備；

（6）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于燒杯中后用保鮮膜密封以減緩其溶劑蒸發(fā)，再放入恒溫恒濕干燥箱（濕度60%，溫度26℃）內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀53h后，得底部白色膠狀物質(zhì)，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料的制備。

（7）將體外實(shí)驗(yàn)制備PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料均勻涂抹在浮石上，間隔一天涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹三次（TiO₂總質(zhì)量為4500mg），并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕內(nèi)使其溶膠固化7d，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備。固化完成后取出，使用前超聲半小時(shí)，之后用乙醇和超純水淋洗干凈，置于60℃烘箱內(nèi)烘干備用。 在開始光催化之前，使催化劑在染料溶液中暗處理1h，使其達(dá)到吸附平衡。開啟紫外燈，使20mg/L的AO7溶液循環(huán)通過PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光降解反應(yīng)器，在光催化過程中利用0.1mol/L的NaOH或HNO₃調(diào)節(jié)溶液pH使之分別為4、5.5、6.5、7、8.5、10，來探究pH值對(duì)AO7溶液濃度的影響，結(jié)果如圖4所示，在染料溶液光降解過程中pH=4時(shí)，反應(yīng)體系得到最好的降解效率。

實(shí)施例3。

（1）稱取500mg二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取22.00mL無水乙醇至碘量瓶內(nèi)，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取5.00mL正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌2.4h；

（2）攪拌后，移取4.00mL去離子水，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌18min；

（3）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲18min，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫（約27℃）、水位，盡量保持恒定；

（4）超聲結(jié)束后，移取4.8mLPDMS-OH，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌18min；

（5）將碘量瓶置于磁力攪拌器上攪拌，同樣以逐滴加入的方式加入3.8mL磷酸攪拌18min，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠的制備；

（6）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于燒杯中后用保鮮膜密封以減緩其溶劑蒸發(fā)，再放入恒溫恒濕干燥箱（濕度60%，溫度27℃）內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀58h后，得底部白色膠狀物質(zhì)，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料的制備。

（7）將體外實(shí)驗(yàn)制備PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料均勻涂刷在浮石上，間隔一天涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹三次（TiO₂總質(zhì)量為4500mg），并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕內(nèi)使其溶膠固化7.4d，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備。固化完成后取出，使用前超聲半小時(shí)，之后用乙醇和超純水淋洗干凈，置于60℃烘箱內(nèi)烘干備用。在開始光催化之前，使催化劑在染料溶液中暗處理1h，使其達(dá)到吸附平衡。開啟紫外燈，使20mg/L的AO7溶液循環(huán)通過PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光降解反應(yīng)器，利用磁力控溫?cái)嚢杵骺刂迫芤簻囟仁怪謩e為35℃、40℃、45℃，來探究溶液溫度對(duì)AO7溶液濃度的影響，結(jié)果如圖5所示，在溶液溫度為35℃時(shí)，反應(yīng)體系得到最好的降解效率。

實(shí)施例4。

（1）稱取500mg二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取23.00mL無水乙醇至碘量瓶內(nèi)，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取5.50mL正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌2.6h；

（2）攪拌后，移取4.40mL去離子水，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌22min；

（3）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲22min，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫（約28℃）、水位，盡量保持恒定；

（4）超聲結(jié)束后，移取5.20mLPDMS-OH，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌22min；

（5）將碘量瓶置于磁力攪拌器上攪拌，同樣以逐滴加入的方式加入4.2mL磷酸攪拌22min，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠的制備；

（6）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于燒杯中后用保鮮膜密封以減緩其溶劑蒸發(fā)，再放入恒溫恒濕干燥箱（濕度60%，溫度28℃）內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀63h后，得底部白色膠狀物質(zhì)，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料的制備。

（7）將體外實(shí)驗(yàn)制備PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料均勻涂抹在浮石上，間隔一天涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹三次（TiO₂總質(zhì)量為4500mg），并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕內(nèi)使其溶膠固化7.8d，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備。固化完成后取出，使用前超聲半小時(shí)，之后用乙醇和超純水淋洗干凈，置于烘箱內(nèi)烘干備用。在開始光催化之前，使催化劑在染料溶液中暗處理1h，使其達(dá)到吸附平衡。開啟紫外燈，使20mg/L的AO7溶液循環(huán)通過PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光降解反應(yīng)器，利用轉(zhuǎn)子流量計(jì)改變反應(yīng)裝置流速使之分別為10mL·min^-1、70mL·min^-1、130mL·min^-1、190mL·min^-1、250mL·min^-1，來探究流速對(duì)AO7溶液降解效率的影響，結(jié)果如圖6所示，在流速為250 mL·min^-1時(shí)，反應(yīng)體系得到最好的降解效率。

實(shí)施例5。

（1）稱取500mg二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取24.00mL無水乙醇至碘量瓶內(nèi)，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取6.50mL正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌2.8h；

（2）攪拌后，移取4.80mL去離子水，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌26min；

（3）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲26min，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫（約29℃）、水位，盡量保持恒定；

（4）超聲結(jié)束后，移取5.60mLPDMS-OH，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌26min；

（5）將碘量瓶置于磁力攪拌器上攪拌，同樣以逐滴加入的方式加入4.6mL磷酸攪拌26min，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠的制備；

（6）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于燒杯中后用保鮮膜密封以減緩其溶劑蒸發(fā)，再放入恒溫恒濕干燥箱（濕度60%，溫度29℃）內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀68h后，得底部白色膠狀物質(zhì)，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料的制備。

步驟（7）：將體外實(shí)驗(yàn)制備PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料均勻涂抹在浮石上，間隔一天涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹三次（TiO₂總質(zhì)量為4500mg），并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕內(nèi)使其溶膠固化8.2d，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備。固化完成后取出，使用前超聲半小時(shí)，之后用乙醇和超純水淋洗干凈，置于烘箱內(nèi)烘干備用。在開始光催化之前，使催化劑在染料溶液中暗處理1h，使其達(dá)到吸附平衡。開啟紫外燈，使20mg/L的AO7溶液循環(huán)通過PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光降解反應(yīng)器，在pH=4、流速為250mL·min^-1、溶液溫度為35℃條件下，控制單一變量改變載體類型（原材料來源廣泛的玻璃纖維、麥飯石和浮石三種類型載體進(jìn)行比較），探究載體類型對(duì)AO7溶液降解效率的影響，結(jié)果如圖7所示，以浮石為載體的光催化反應(yīng)器得到的降解效率最高。

實(shí)施例6。

（1）稱取500mg二氧化鈦粒子于碘量瓶中，再移取25.00mL無水乙醇至碘量瓶內(nèi)，碘量瓶放置在磁力攪拌器上，開啟磁力攪拌器，移取7.50mL正硅酸乙酯，在快速攪拌的條件下，逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌3h；

（2）攪拌后，移取5.00mL去離子水，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌30min；

（3）將碘量瓶置入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲30min，在超聲過程中通過上部進(jìn)水與底部出水控制清洗器內(nèi)水溫（約30℃）、水位，盡量保持恒定；

（4）超聲結(jié)束后，移取6.00mLPDMS-OH，在快速攪拌條件下逐滴加入到碘量瓶中，置于磁力攪拌器上攪拌30min；

（5）將碘量瓶置于磁力攪拌器上攪拌，同樣以逐滴加入的方式加入5.00mL磷酸攪拌30min，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠的制備；

（6）將PDMS-TiO₂-SiO₂溶膠置于燒杯中后用保鮮膜密封以減緩其溶劑蒸發(fā)，再放入恒溫恒濕干燥箱（濕度60%，溫度30℃）內(nèi)經(jīng)反應(yīng)沉淀72h后，得底部白色膠狀物質(zhì)，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料的制備。

（7）將體外實(shí)驗(yàn)制備PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合材料均勻涂抹在浮石上，間隔一天涂抹第二次，反復(fù)上述操作涂抹三次（TiO₂總質(zhì)量為4500mg），并將其均勻分布在玻璃載板上，放入恒溫恒濕內(nèi)使其溶膠固化8.6d，即完成PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜的制備。固化完成后取出，使用前超聲半小時(shí)，之后用乙醇和超純水淋洗干凈，置于烘箱內(nèi)烘干備用。在開始光催化之前，使催化劑在染料溶液中暗處理1h，使其達(dá)到吸附平衡。開啟紫外燈，使20mg/L的AO7溶液循環(huán)通過PDMS-TiO₂-SiO₂薄膜光降解反應(yīng)器，在pH=4、流速為250mL·min^-1、溶液溫度為35℃、載體為浮石條件下，探究PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合光催化劑的循環(huán)使用情況，結(jié)果如圖8所示，循環(huán)使用五次，AO7溶液濃度的降解情況并未出現(xiàn)明顯的差別，降解AO7效率仍能達(dá)到90%以上，說明PDMS-TiO₂-SiO₂復(fù)合光催化劑的光催化活性并未受循環(huán)使用次數(shù)的增加而出現(xiàn)顯著下降。