[發(fā)明專利]利用含鐵廢棄物制備硅鋁羥基鐵復合催化劑的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310047405.6
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103127938A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苑寶玲;何強;付明來;曾秋生
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J20/08;A62D3/38;C02F1/72
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 車世偉

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明具體涉及一種利用含鐵廢棄物制備硅鋁羥基鐵復合催化劑的方法。

【背景技術(shù)】

在某些工業(yè)生產(chǎn)中常常會產(chǎn)生大量的含鐵廢棄物，占用空間資源、污染環(huán)境，影響人類健康。如煉鐵過程中產(chǎn)生的尾礦、除塵灰、鋼渣、焦油渣、高爐渣等的含鐵量都較大，其中高爐除塵灰的含鐵量高達45％，煉鋼污泥中的含鐵量通常為50％。另外在鐵礦生產(chǎn)、除塵器中的除塵灰中也常常有含鐵廢棄物的產(chǎn)生，如果能夠資源化利用含鐵廢棄物不僅能夠保護環(huán)境，也減少了資源的浪費。

FeOOH是最常見的地表非金屬礦物之一，廣泛存在于土壤和水體沉積物等自然環(huán)境中。FeOOH以多種同質(zhì)異相體形式存在，根據(jù)其結(jié)構(gòu)性質(zhì)的差異，可以分為針鐵礦(α-FeOOH)、四方纖鐵礦(β-FeOOH)、纖鐵礦(γ-FeOOH)、及六方纖鐵礦(δ-FeOOH)等，其穩(wěn)定性依次下降。α-FeOOH是最常見的鐵的羥基氧化物，且在各種環(huán)境中都能夠形成。其是低合金鋼腐蝕的主要產(chǎn)物。近年來，單向α-FeOOH納米顆粒的制備備受關(guān)注，該結(jié)構(gòu)具有各向異性的形態(tài)和許多優(yōu)良的物理化學性質(zhì)，具有較大的比表面積和特殊的晶體學平面，這些特殊的性質(zhì)有可能增強其催化活性，擴展其在環(huán)境光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。

而制備α-FeOOH最重要的原料就是鐵源，而現(xiàn)有的研究中主要以純化學試劑Fe(NO₃)₃、Fe(Cl)₃、Fe(Cl)₂、FeSO₄等作為Fe²⁺或Fe³⁺的鐵源來制備FeOOH，利用含鐵廢棄物制備FeOOH的研究并不多。陳力勤在其碩士研究論文中以硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe₂O₃)為原料，提取硫酸亞鐵，制備納米α-FeOOH，作為α-Fe₂O₃的前軀體。Li等用熱電廠除塵灰(主要成分為SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等)，以除塵灰中的鐵為鐵源，其他物質(zhì)作為支架支撐FeOOH，制備了負載無定形FeOOH，實驗結(jié)果表明其具有較大的比表面積，對As具有較好的吸附作用；同時將其應(yīng)用于光助芬頓系統(tǒng)中，處理50mg/L的甲基橙，在80min內(nèi)就可以達到100％脫色。雖然這些研究取得了一定的成果，但是針對傳統(tǒng)Fenton芬頓(FeOOH/H₂O₂)技術(shù)仍存在著限制：1)適用pH范圍小，一般在偏酸性(pH＝2-3)條件下才能有效的氧化降解污染物；2)H₂O₂利用率低；3)反應(yīng)過程易產(chǎn)生鐵污泥或者催化劑回收利用率低。由于不同的含鐵廢棄物中所含元素種類和含量的不同，導致制備出的羥基鐵催化劑具有不同的吸附和光催化特性，因此研究不同含鐵廢棄物制備羥基鐵復合催化劑的研究吸引國內(nèi)外研究學者的廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供利用含鐵廢棄物制備硅鋁羥基鐵復合催化劑的方法，能有效地吸附催化降解染料和內(nèi)分泌干擾物，且具有pH適用范圍寬和可回收循環(huán)使用的優(yōu)點。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：一種利用含鐵廢棄物制備硅鋁羥基鐵復合催化劑的方法，包括以下步驟：

(1)將砂輪灰鐵屑置于燒杯中，加入稀硝酸溶液，置于恒溫震蕩器中，恒溫震蕩；

(2)將反應(yīng)體系的pH值調(diào)節(jié)至12，繼續(xù)恒溫震蕩30min，再將樣品老化；然后離心分離出固體，用蒸餾水洗滌至中性，烘干，研磨，獲得硅鋁羥基鐵復合催化劑。

進一步地，所述砂輪灰鐵屑的含鐵量大于10％，且砂輪灰鐵屑來源于汽車配件廠、高爐除塵灰、煉鋼污泥、鋼渣的含鐵廢棄物。

進一步地，所述稀硝酸的濃度為1.0mol/L。

進一步地，所述步驟(1)中的恒溫震蕩的溫度為55℃，震蕩時間為2h。

進一步地，所述步驟(2)中的將反應(yīng)體系的pH值調(diào)節(jié)至12，是采用2.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值。

進一步地，所述步驟(2)中的老化的溫度為55℃，老化時間為2天。

進一步地，所述步驟(2)中的烘干的溫度為90℃。