[發明專利]一種利用轉爐鋼渣轉化六價鉻并協同固定三價鉻的方法

有效

• 申請號: 202110296928.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113058607B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王金淑;楊晨;吳俊書;孫領民;徐夢;何恒;杜玉成;李永利
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C02F1/30;C02F1/70;B09C1/08;C02F101/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種利用轉爐鋼渣轉化六價鉻并協同固定三價鉻的方法，屬于功能材料領域。以大宗工業固廢鋼渣中轉爐渣為主要原料，經濕法提取?綜合利用轉爐渣中有價金屬元素制備鎂摻雜四氧化三鐵可見光光催化劑，進而在光照下實現Cr(VI)光催化還原，另一方面，該類光催化劑不穩定，在光催化過程中形成大量二價鐵，與還原生成的Cr(III)形成鉻鐵礦(Fe,Mg)Cr₂O₄尖晶石，從而實現了三價鉻的有效固定。因此，基于轉爐鋼渣的表面功能化以后可實現還原六價鉻與固定三價鉻的高效協同，進而為新型Cr處理材料的開發提供新的思路。所得的復合結構在水凈化和土壤治理領域具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種利用轉爐鋼渣轉化六價鉻(Cr(VI))并協同固定三價鉻(Cr(III))的方法，屬于功能及環境保護材料領域。

背景技術

當前，尋找新型高效的鉻處理材料尤為迫切。轉爐鋼渣是煉鋼過程中產生的固體廢物，每年排放大量鋼渣(～1億噸)，約占粗鋼產量的15～20％。目前，鋼渣主要用作建筑材料約占65％，其余的被傾倒在鋼鐵廠或堆存在鋼渣場。因此，由于鋼渣大量排放，造成高額的處理成本，嚴重污染地下水，鋼渣的高效管理已成為環境保護中的一個嚴峻問題。鋼渣是一種非均質工業固體廢棄物，主要由Fe、Ca、Si、Mg等元素組成，具有很大的潛力利用這些化學成分構建低成本、多功能的水凈化和環境修復材料，以促進廢棄鋼渣資源的回收利用。

鉻是人體必需的微量元素之一，能調節人體內糖和膽固醇的代謝。當人體內含量較低時，人體的血管會發生硬化，這也是動脈硬化的一個重要因素。三價鉻化合物和氨基酸構成的復合物還可以促進胰島素的作用，改善胰島素的敏感性。鉻的毒性主要來自于Cr(VI)。Cr(VI)的毒性是Cr(III)的100倍，它對人體呼吸道、消化道等有著強烈的刺激，Cr(VI)還具有誘變作用，環境中的鉻化合物可進入人體細胞，引發細胞突變，嚴重地可誘發癌癥。Cr(VI)對其他動植物也有一定程度的危害，當植物土壤環境中Cr(VI)含量超標時，植物的生長和代謝會受到不同程度的抑制。環境中鉻的化合價有主要有三價和六價，其他二價、四價和五價的鉻化合物性質極其不穩定。Cr(III)易水解，吸附于土壤礦物和有機質而形成沉淀，而Cr(VI)有較強的遷移能力，不易被土壤膠體吸附，且Cr(VI)具有較高的毒性。環境中Cr(III)和Cr(VI)相互轉化對鉻的生物毒性，遷移性有著重要的影響。

本發明以大宗工業固廢鋼渣中轉爐渣為主要原料，經濕法提取-綜合利用轉爐渣中有價金屬元素制備鎂摻雜四氧化三鐵可見光光催化劑，進而在光照下實現Cr(VI)光催化還原，另一方面，該類光催化劑不穩定，在光催化過程中形成大量二價鐵，與還原生成的Cr(III)形成鉻鐵礦(Fe,Mg)Cr₂O₄尖晶石，從而實現了三價鉻的有效固定。因此，基于轉爐鋼渣的表面功能化以后可實現還原六價鉻與固定三價鉻的高效協同，進而為新型Cr處理材料的開發提供新的思路。所得的復合結構在水凈化和土壤治理領域具有較好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用轉爐鋼渣轉化六價鉻(Cr(VI))并協同固定三價鉻(Cr(III))的方法，可將轉爐鋼渣變廢為寶，開發Cr(VI)治理環境修復材料，大大降低修復成本，提高凈化效率，實際應用價值重大。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

一種利用轉爐鋼渣轉化六價鉻(Cr(VI))并協同固定三價鉻(Cr(III))的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)水楊酸-甲醇改性的鋼渣SAM-RSS的制備：每15-40克的鋼渣原料(RSS)對應添加200-800毫升的水楊酸-甲醇(SAM)混合溶液中，其中水楊酸-甲醇(SAM)混合溶液中水楊酸濃度為100-300g/L，攪拌均勻后使用0.45μm濾紙過濾，濾渣干燥，用超純水反復洗滌，得到水楊酸-甲醇改性的鋼渣SAM-RSS；