專利名稱：礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑制備及在染料降解中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機催化劑的制備及其在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用，具體涉及ー種礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的制備及其在染料降解中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的ー種廢渣。據(jù)不完全統(tǒng)計，每生產(chǎn)I噸生鐵，可排出I. O I. 2噸的高爐礦渣；用富鐵礦煉鐵時，生產(chǎn)I噸生鐵可排出O. 25噸的高爐礦渣，毎年我國鐵廠的礦渣排放量高達(dá)6000萬噸以上，分布在我國的17個省、市、自治區(qū)。這些廢渣的堆積不僅占用大量的土地，而且污染環(huán)境。故此，礦渣的高附加值的綜合利用是ー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(jié)構(gòu)，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Κ’5]。薛向欣等人報導(dǎo)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，同吋，薛向欣等人[S.]的發(fā)明專利報導(dǎo)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(xiàn)資料，沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)堿激發(fā)礦渣基無機聚合物-氧化物半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的制備以及將該催化劑用于染料降解的文獻(xiàn)及專利報導(dǎo)。以下是發(fā)明人給出的參考文獻(xiàn)及專利[I]田玉萍朱志安，新型復(fù)合混凝劑在染料廢水處理中的應(yīng)用，四川化工15(1)(2012)50-52。[2]董超，謝葆青，林紅，山東環(huán)境96 (2) (2000)32。

[3]于衍真，李云蘭，高爐礦渣對エ業(yè)廢水處理的實驗研究，エ業(yè)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(hù)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(huán)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(lán)，過程エ程學(xué)報，4 (3) (2004) 265-268ο[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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供ー種新型礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)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(dǎo)體復(fù)合催化劑用于染料廢水降解反應(yīng)。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的及創(chuàng)新點的任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，該方法以エ業(yè)固體廢棄物礦渣為原料，在硅酸鈉的激發(fā)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潰于硝酸鐵水溶液中，再經(jīng)焙燒形成無機聚合物-氧化 鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑。制備過程包括下列步驟( I)準(zhǔn)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(fā)劑硅酸鈉的摻量為原料重量的10%，水與礦渣的質(zhì)量比為O. 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，Id后脫模，放入養(yǎng)護(hù)室中室溫養(yǎng)護(hù)7d，然后裝入塑料袋中并進(jìn)行密封，在65° C下養(yǎng)護(hù)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O. 125-0. 315mm的礦渣基無機聚合物膠凝顆粒；(4)準(zhǔn)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 ·9Η20溶液中，氧化鐵的負(fù)載量為礦渣基無機聚合物膠凝顆粒質(zhì)量的O. 5% 10%，室溫下進(jìn)行浸潰24h，65°C下烘干，再將烘干后的樣品放入馬弗爐中，300°C焙燒3h，得到不同氧化鐵負(fù)載量的礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑。經(jīng)申請人的試驗證明，本發(fā)明制備的礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑能夠用于模擬エ業(yè)廢水中剛果紅染料以及亞甲基藍(lán)染料的降解反應(yīng)。例如，將定量的礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑放入一定體積，一定濃度的剛果紅染料或亞甲 基藍(lán)染料的模擬エ業(yè)廢水中，室溫下，采用紫外光照射一定時間，測定其降解率。具體包括下列步驟(I)量取一定體積、一定濃度的剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料模擬廢水，用移液管將該溶液移至比色皿中，用紫外-可見分光光度計測定其吸光度。(2)將定量的礦渣基無機聚合物-氧化鐵復(fù)合半導(dǎo)體催化劑放入一定體積，一定濃度的剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料模擬廢水中，室溫下用紫外線燈光照射一定時間，進(jìn)行離心分離，將離心管中的上清液傾入比色皿中，用紫外-可見分光光度計測定其吸光度；(3)測定完吸光度后，將所有的反應(yīng)液及離心管中的固體催化劑重新放入反應(yīng)器中。(4)重復(fù)步驟(2)和步驟(3)，直至剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料模擬廢水的吸光度不隨時間的變化而變化，計算剛果紅染料的降解率。剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料的降解率如(I)式所示
權(quán)利要求
1.一種礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在干，該方法首先以エ業(yè)固體廢棄物礦渣為原料，在硅酸鈉的激發(fā)下，生成礦渣基無機聚合物膠凝材料，然后將該礦渣基無機聚合物膠凝材料浸潰于硝酸鐵水溶液中，再經(jīng)焙燒形成無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，具體包括下列步驟 (1)準(zhǔn)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(fā)劑硅酸鈉的摻量為原料重量的10%，水與礦渣的質(zhì)量比為O. 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，Id后脫模，放入養(yǎng)護(hù)室中室溫養(yǎng)護(hù)7d，然后裝入塑料袋中并進(jìn)行密封，在65° C下養(yǎng)護(hù)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O. 125mm O. 315mm的堿激發(fā)礦洛基無機聚合物膠凝顆粒； (4)準(zhǔn)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· 9H20溶液中，氧化鐵的負(fù)載量為礦渣基無機聚合物膠凝顆粒質(zhì)量的O. 5% 10%，室溫下進(jìn)行浸潰24h，65°C下烘干，再將烘干后的樣品放入馬弗爐中，300°C焙燒3h，得到不同氧化鐵負(fù)載量的無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑；
3.權(quán)利要求I或2其中之一所述方法制備的無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑應(yīng)用于剛果紅染料及亞甲基藍(lán)染料降解。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，室溫下采用波長為254nm，功率為40W的ZW-2型無極紫外線燈照射剛果紅染料模擬廢水，進(jìn)行光催化降解，包括下列步驟 (1)量取一定體積、一定濃度的剛果紅染料模擬廢水或亞甲基藍(lán)染料廢水，用移液管將該溶液移至比色皿中，用紫外-可見分光光度計測定其吸光度； (2)將定量的礦渣基無機聚合物-氧化鐵復(fù)合半導(dǎo)體催化劑放入一定體積、一定濃度的剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料模擬廢水中，室溫下用紫外線燈光照射一定時間，進(jìn)行離心分離，將離心管中的上清液傾入比色皿中，用紫外-可見分光光度計測定其吸光度； (3)測定完吸光度后，將所有的反應(yīng)液及固體催化劑重新放入反應(yīng)器中。
(4)重復(fù)步驟(2)和步驟(3)，直至剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料模擬廢水的吸光度不隨時間的變化而變化，計算剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料的降解率，剛果紅染料或亞甲基藍(lán)染料的降解率如(I)式所示
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型礦渣基無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的制備及其在染料降解中的應(yīng)用。該制備方法涉及無機聚合物的合成及氧化鐵半導(dǎo)體的負(fù)載兩步反應(yīng)，以工業(yè)固體廢棄物礦渣為原料，在硅酸鈉的激發(fā)下，合成礦渣基無機聚合物膠凝材料，將該無機聚合物膠凝材料浸漬于硝酸鐵水溶液中，再經(jīng)焙燒形成無機聚合物-氧化鐵半導(dǎo)體復(fù)合催化劑。將該半導(dǎo)體復(fù)合催化劑用于光催化剛果紅染料及亞甲基藍(lán)染料的降解反應(yīng)，最高降解率均高達(dá)100%，降解效率高，無二次污染；該半導(dǎo)體復(fù)合催化劑的制備工藝簡單，成本低廉，可實現(xiàn)規(guī)?；苽?。
文檔編號B01J27/055GK102688767SQ20121016659
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者倪路路, 劉禮才, 張耀君, 王丙麗, 王亞超 申請人:西安建筑科技大學(xué)