[發(fā)明專利]一種用含鐵廢料制備摻雜納米鐵酸鋅的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910736363.4
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110560070B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜艷;李楠;孫麗達;單科;李自靜;孫紅燕;毛瑩博;肖銳敏
• 申請（專利權(quán)）人: 紅河學(xué)院
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J23/889;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發(fā)明公開了一種用含鐵廢料制備摻雜納米鐵酸鋅的方法，屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域。其主要特征是以含鐵廢料為鐵源，提取其中的鐵以及其他有價元素，制備出光催化性能優(yōu)于純納米鐵酸鋅的摻雜納米鐵酸鋅；不僅解決了二次資源中有價金屬元素的有效利用問題，而且制備方法簡單、成本低廉，制備的摻雜鐵酸鋅可有效降解有機廢水，達到以廢治廢的目的，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機廢水的光催化降解領(lǐng)域，尤其涉及一種用含鐵廢料制備摻雜納米鐵酸鋅的方法。

背景技術(shù)

隨著冶金礦產(chǎn)資源的日益減少，冶金二次資源的綜合利用日益受重視。濕法煉鋅回轉(zhuǎn)窯渣中含有大量的鐵及其少量的Al、Ti、Cu等有價金屬元素，是一種很好的二次資源，若露天堆積容易導(dǎo)致土壤或水資源的重金屬污染。目前對于這些含鐵廢料回收利用的研究，主要集中在如何回收其中的某一元素，如采用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)的方式從高含鋅量的布袋塵中回收鋅；采用酸浸的方式從濕法煉鋅回轉(zhuǎn)窯渣中提取銅；這些研究或者技術(shù)的特點是回收廢渣中的某一有價元素，而不能對廢料中的有價元素進行綜合回收。

目前，大量研究表明，通過在納米鐵酸鋅中摻雜其他金屬元素，可有效提高其光催化性能，但是，用于摻雜的試劑往往價格較高，從廢料中提取鐵的同時提取摻雜元素，可以有效降低經(jīng)濟成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種用含鐵廢料制備摻雜納米鐵酸鋅的方法。以含鐵廢料為鐵源，制備納米鐵酸鋅，同時從其中提取其他元素進行摻雜，制備摻雜納米鐵酸鋅，其光催化性能優(yōu)于純納米鐵酸鋅。本發(fā)明所公開的方法，對含鐵廢料中的有價元素進行了綜合回收利用，且用較低的成本制備出光催化性能優(yōu)良的納米鐵酸鋅粉末。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明用含鐵廢料制備光催化納米鐵酸鋅的方法包括以下步驟：

(1)將工業(yè)含鐵廢料研磨成粒徑為-200目以下的粉末，用稀硫酸、稀鹽酸或稀硝酸在50～90℃下浸出1～3h，提取鐵及廢渣中的其他有價元素，過濾獲得濾液，在濾液中加入適量雙氧水使其中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺；

(2)稀釋浸出液控制其中的Fe³⁺濃度為0.01～0.1mol/L，用稀釋氨水或者氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液調(diào)整pH為5～10，使稀釋的浸出液沉淀出以Fe(OH)₃為主的沉淀物，過濾并洗滌沉淀物；

(3)用有機酸溶液在60℃下溶解沉淀物，并同時加入一定量的工業(yè)氧化鋅粉，待固體物料徹底溶解，在不超過60℃的溫度下蒸發(fā)水分并形成膠狀物質(zhì)作為納米鐵酸鋅制備的前驅(qū)體；

(4)將步驟(3)所獲得的前驅(qū)體在500～700℃下煅燒1～3h，獲得摻雜納米鐵酸鋅粉。

步驟(1)中的含鐵廢料為濕法煉鋅回轉(zhuǎn)窯渣或高爐布袋塵，是含鐵為主兼含有其他金屬元素的廢料。選擇含鐵廢料作為鐵源，可以降低成本。在提取含鐵廢料中鐵的同時，提取其中的其他金屬元素，作為摻雜元素，避免了價格較高的摻雜試劑的使用。

步驟(2)調(diào)整Fe³⁺濃度為0.01～0.1mol/L可輔助控制進入沉淀中除鐵外其他金屬元素的量。調(diào)整浸出液pH為5～10之間是控制摻雜元素種類的重要措施。當(dāng)調(diào)整浸出液pH值低于5時，摻雜元素主要為Al，但是摻雜量較少，提升納米鐵酸鋅光催化性能的效果不顯著,甚至光催化效果略有降低；當(dāng)調(diào)整浸出液pH值高于10時，摻雜元素涵蓋了Al、Si、Ti、Zn、Cu、Ca、Mn等元素，雖然摻雜元素種類多，有利于協(xié)同作用，改善催化劑的光催化效果，但是在此pH值下，雜質(zhì)元素摻入量過多，反而導(dǎo)致催化劑的光催化性能降低；當(dāng)調(diào)整浸出液pH值在7～9之間時，摻雜元素主要為Al、Si、Ti、Zn、Cu，當(dāng)調(diào)整浸出液pH值在9～10時，摻雜元素主要為Al、Si、Ti、Zn、Cu、Ca、Mn，此時雜質(zhì)元素的摻入量較為適合，催化劑的光催化效果最佳。