[發明專利]礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑制備及在染料降解中的應用

有效

• 申請號: 201210166597.8
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102688767A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 張耀君;劉禮才;倪路路;王丙麗;王亞超
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B01J27/055
• 分類號: B01J27/055;C02F1/30
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于無機催化劑的制備及其在廢水處理領域中的應用，具體涉及一種礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑的制備及其在染料降解中的應用。

背景技術

高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的一種廢渣。據不完全統計,每生產1噸生鐵,可排出1.0～1.2噸的高爐礦渣；用富鐵礦煉鐵時，生產1噸生鐵可排出0.25噸的高爐礦渣，每年我國鐵廠的礦渣排放量高達6000萬噸以上,分布在我國的17個省、市、自治區。這些廢渣的堆積不僅占用大量的土地，而且污染環境。故此，礦渣的高附加值的綜合利用是一個亟待解決的大問題。

目前，礦渣主要用于水泥的活性混合材料、道路和地基工程、礦渣無機膠凝材料等。用鹽酸、硫酸共同處理過的礦渣具有明顯的松散多孔結構，可用于處理有機染料廢水^[1-3]，也可作為吸附劑用于處理重金屬離子廢水^[4，5]。薛向欣等人^[6,7]報導了高鈦含量的爐礦渣改性后可用作光催化劑降解有機染料，同時，薛向欣等人^[8-10]的發明專利報導了利用含鈦高爐渣吸附處理偶氮染料廢水中的甲基橙；吸附處理廢水中的六價鉻等。

通過查閱大量的專利及文獻資料，沒有發現有關堿激發礦渣基無機聚合物-氧化物半導體復合催化劑的制備以及將該催化劑用于染料降解的文獻及專利報導。

以下是發明人給出的參考文獻及專利：

[1]田玉萍朱志安,新型復合混凝劑在染料廢水處理中的應用,四川化工15(1)(2012)50-52。

[2]董超,謝葆青,林紅,山東環境96（2）(2000)32。

[3]于衍真，李云蘭,高爐礦渣對工業廢水處理的實驗研究,工業水處理19(2)(1999)12-13。

[4]鄭禮勝，王士龍，劉曉坤，用礦渣作為吸附劑處理含鉻廢水，材料保護30(3)(1997)23-24。

[5]陳芳艷,鐘宇,唐玉斌,爐渣去除廢水中六價鉻,化工環保28(3)(2008)209-213。

[6]楊合，薛向欣，左良，楊中東，含鈦高爐渣催化劑光催化降解亞甲基藍，過程工程學報，4(3)(2004)265-268。

[7]雷雪飛，薛向欣，楊合，表面改性對含鈦爐渣光催化性能的影響，東北大學學報(自然科學版)，31(6)(2010)838-842。

[8]薛向欣，楊合，左良，楊建，用含鈦高爐渣制備光催化材料的方法，公開號：CN1446624。

[9]薛向欣，楊合，雷雪飛，王昱征，利用含鈦高爐渣處理偶氮染料廢水中甲基橙的方法，公開號：CN102115275A。

[10]雷雪飛，薛向欣，楊合，王昱征，用高爐渣處理六價鉻廢水的方法，公開號：CN102115276A。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種新型礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑的制備方法，并將所制備的礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑用于染料廢水降解反應。

為了實現本發明的目的及創新點的任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑的制備方法，其特征在于，該方法以工業固體廢棄物礦渣為原料，在硅酸鈉的激發下，生成礦渣基無機聚合物膠凝材料，將該礦渣基無機聚合物膠凝材料浸漬于硝酸鐵水溶液中，再經焙燒形成無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑。

制備過程包括下列步驟：

（1）準確稱取礦渣原料，置入凈漿攪拌機中；

（2）將配方量的硅酸鈉溶入定量水中，激發劑硅酸鈉的摻量為原料重量的10%，水與礦渣的質量比為0.32；然后將硅酸鈉水溶液加入凈漿攪拌機中拌和形成混合均勻的漿體；

（3）將漿體裝入模具中成型，1d后脫模，放入養護室中室溫養護7d，然后裝入塑料袋中并進行密封，在65°C下養護24h，得到礦渣基無機聚合物膠凝材料，然后敲碎，過120目～55目篩，制得0.125-0.315mm的礦渣基無機聚合物膠凝顆粒；

（4）準確稱取礦渣基無機聚合物膠凝顆粒，倒入定量摩爾濃度的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液中，氧化鐵的負載量為礦渣基無機聚合物膠凝顆粒質量的0.5%～10%，室溫下進行浸漬24h，65℃下烘干，再將烘干后的樣品放入馬弗爐中，300℃焙燒3h，得到不同氧化鐵負載量的礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導體復合催化劑。