權(quán)利要求書: 1.一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法,其特征在于,所述方法如下:
步驟1:將破碎后鋼渣、赤泥和污泥進(jìn)行干燥,磨成粉末,過篩得到篩下粉末A、B和C;
步驟2:將粉末A、B混合均勻,加入檸檬酸溶液浸濕并放置一段時(shí)間,再加入粉末C混勻,制成小球,然后風(fēng)干,得到球形顆粒;
步驟3:經(jīng)過預(yù)熱、燒結(jié)及冷卻過程,得到所述的復(fù)合型吸附?催化材料;
所述的粉末A:B:C=40%?60%:30%?50%:5%?15%,且使得混合樣品中干重組分滿足下列公式: 所述步驟3中預(yù)熱溫度為
300?400℃,預(yù)熱時(shí)間為10min?20min,燒結(jié)溫度為950?1100℃,燒結(jié)時(shí)間為10min?30min;
所述步驟3中利用管式爐或馬弗爐進(jìn)行預(yù)熱、燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法,其特征在于,所述步驟1中利用球磨機(jī)將破碎后鋼渣、赤泥和污泥磨成粉末,其中,所述的污泥一般為生活
污水處理后剩余污泥或管渠污泥,經(jīng)過調(diào)理和脫水階段,有機(jī)質(zhì)含量>25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法,其特征在于,所述步驟2中利用鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行風(fēng)干,風(fēng)干時(shí)間為2h;所述的小球直徑為3mm?5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法,其特征在于,所述步驟1中過篩篩分目數(shù)≥200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法,其特征在于,所述的檸檬酸溶液濃度為0.02?0.04mol/L,檸檬酸溶液與粉末A、B的固液比為4?5:1kg/L;浸泡時(shí)間為40?60min。
6.一種采用權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述的制備方法得到的復(fù)合型吸附?催化材料的應(yīng)用,其特征在于,利用復(fù)合型吸附?催化材料進(jìn)行污水處理,處理方法可以分為以下幾種:方法一:向污水中加入復(fù)合型吸附?催化材料的顆粒,在攪拌或曝氣條件下吸附一段時(shí)間,測定污水中污染物濃度,當(dāng)污染物濃度下降不明顯或不降低時(shí),取出顆粒按照步驟3重新燒制,煅燒后顆粒循環(huán)使用;
方法二:向電催化裝置中加入復(fù)合型吸附?催化材料的顆粒,復(fù)合型吸附?催化材料的顆粒置于電極之間,避免與電極直接接觸,在曝氣條件下去除污染物,所述的電極一般由陽極和陰極組成,外接一臺可調(diào)式直流電極,電壓為2.5?10,工作時(shí)間為40?90min,
復(fù)合材料持續(xù)工作一段時(shí)間后取出,按照步驟3重新燒制使用;
方法三:先曝氣,然后向電催化裝置中加入復(fù)合型吸附?催化材料顆粒,復(fù)合型吸附?催化材料顆粒置于電極之間,避免與電極直接接觸,所述的電極一般由陽極和陰極組成,外接一臺可調(diào)式直流電極,電壓為2.5?10,工作時(shí)間為40?90min,復(fù)合材料持續(xù)工作一段時(shí)間后取出,按照步驟3重新燒制使用;其中,曝氣階段時(shí)間為30?60min,電催化階段時(shí)間20?
50min。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合型吸附?催化材料的應(yīng)用,其特征在于,所述的污水一般為工業(yè)廢水,如含染料類、抗生素類、重金屬類污染物。
說明書: 一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及吸附?催化材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法及其應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 現(xiàn)如今,隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,鋼鐵和鋁作為建筑材料的主要成分,其需求量在不斷的增大,但在生產(chǎn)鋼鐵和
氧化鋁制品的過程中產(chǎn)生了大量的鋼渣和赤泥,由于鋼渣和赤泥的產(chǎn)生不能及時(shí)處理,故導(dǎo)致了鋼渣和赤泥占用了大量的土地面積,對環(huán)境造成了污染。然而鋼渣和赤泥并非是無用的“廢物”,研究表明,鋼渣中含有大量的氧化鈣、鐵以及氧化鎂等成分,赤泥中含有二氧化硅、氧化鐵以及氧化鋁等成分。所以如何選擇合適的處理工藝將鋼渣赤泥變廢為寶是十分必要和迫切的。[0003] 污泥作為污水處理后的產(chǎn)物,是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。該物質(zhì)不僅含水率高,其散發(fā)出來的氣味極易污染環(huán)境,給居民的生活造成不便。由于污泥排放量的日益增加,衛(wèi)生填埋法占用大量土地面積,且沒有資源利用,因此,新型污泥處理方式地尋找迫在眉睫。[0004] 本發(fā)明是將鋼渣、赤泥、污泥廢物按照一定的比例混合,燒制成的復(fù)合型催化劑,由于鋼渣和赤泥具有特殊的多孔性質(zhì),具有一定的吸附性,可作為一種吸附劑。又因?yàn)樵搹?fù)合型催化劑中具有大量的鐵等金屬物質(zhì),故還具有一定的導(dǎo)電性,可作為電催化工藝中的第三電極。本發(fā)明利用復(fù)合型催化劑的吸附性和導(dǎo)電性的特性,與電催化工藝結(jié)合,從而提高其降解工業(yè)廢水效果。[0005] 其工業(yè)技術(shù)主要是電芬頓技術(shù),原理就是利用
電化學(xué)的催化作用,使得水中的溶2+
解氧產(chǎn)生的過氧化氫與外加的或者體系本身存在的Fe 發(fā)生反應(yīng)。電芬頓反應(yīng)的過程可以描述為:
[0006] H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH?[0007] 其中H2O2來源于溶液中的溶解氧與電解產(chǎn)生的H+產(chǎn)生,其反應(yīng)式為:[0008] O2+2H++2e?→H2O2發(fā)明內(nèi)容[0009] 有鑒于此,本發(fā)明提供了一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法及其應(yīng)用。[0010] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:[0011] 一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法,其特征在于,所述方法如下:[0012] 步驟1:將破碎后鋼渣、赤泥和污泥進(jìn)行干燥,磨成粉末,過篩得到篩下粉末A、B和C;[0013] 步驟2:將粉末A、B混合均勻,加入檸檬酸浸濕并放置一段時(shí)間,再加入粉末C混勻,制成小球,然后風(fēng)干,得到球形顆粒;[0014] 步驟3:經(jīng)過預(yù)熱、燒結(jié)及冷卻過程,得到所述的復(fù)合型吸附催化材料。[0015] 優(yōu)選的,所述步驟1中利用球磨機(jī)將破碎后鋼渣、赤泥和污泥磨成粉末,其中,所述的污泥一般為生活污水處理后剩余污泥或管渠污泥,經(jīng)過調(diào)理和脫水階段,有機(jī)質(zhì)含量>25%。
[0016] 優(yōu)選的,所述步驟2中利用鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行風(fēng)干,風(fēng)干時(shí)間為2h;所述的小球直徑為3mm?5mm。[0017] 優(yōu)選的,所述步驟3中利用管式爐或馬弗爐進(jìn)行預(yù)熱、燒結(jié)。[0018] 優(yōu)選的,所述的篩分目數(shù)≥200目。[0019] 優(yōu)選的,所述的檸檬酸溶液濃度為0.02?0.04mol/L,檸檬酸溶液與粉末A、B的固液比為4?5:1kg/L;浸泡時(shí)間為40?60min。[0020] 優(yōu)選的,所述的粉末A:B:C=40%?60%:30%?50%:5%?15%,且使得混合樣品中干重組分滿足下列公式:[0021][0022] 優(yōu)選的,所述步驟3中預(yù)熱溫度為300?400℃,預(yù)熱時(shí)間為10min?20min,燒結(jié)溫度為950?1100℃,燒結(jié)時(shí)間為10min?30min。[0023] 一種復(fù)合型吸附?催化材料的應(yīng)用,其特征在于,利用復(fù)合型催化劑對污水處理的方法可以分為以下幾種:[0024] 方法一:向污水中加入顆粒,在攪拌或曝氣條件下吸附一段時(shí)間,測定污水中污染物濃度,當(dāng)污染物濃度下降不明顯或不降低時(shí),取出顆粒按照步驟3重新燒制,煅燒后顆粒循環(huán)使用;[0025] 方法二:向電催化裝置中加入顆粒,顆粒置于電極之間,避免與電極直接接觸,在曝氣條件下去除污染物,所述的電極一般由陽極(鈦、鎳、鉑及復(fù)合材料等)和陰極(石墨、鋼板等)組成,外接一臺可調(diào)式直流電極,電壓為2.5?10,工作時(shí)間為40?90min,復(fù)合材料持續(xù)工作一段時(shí)間后取出,按照步驟3重新燒制使用。[0026] 方法三:先曝氣,然后向電催化裝置中加入顆粒,顆粒置于電極之間,避免與電極直接接觸,所述的電極一般由陽極(鈦、鎳、鉑及復(fù)合材料等)和陰極(石墨、鋼板等)組成,外接一臺可調(diào)式直流電極,電壓為2.5?10,工作時(shí)間為40?90min,復(fù)合材料持續(xù)工作一段時(shí)間后取出,按照步驟3重新燒制使用;其中,所述的曝氣階段時(shí)間為30?60min,電催化階段時(shí)間20?50min。[0027] 優(yōu)選的,所述的污水一般為工業(yè)廢水,如含染料類、抗生素類、重金屬類污染物。[0028] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果:[0029] (1)本發(fā)明復(fù)合型催化劑是將鋼渣、赤泥、污泥固體廢物“變廢為寶”,在得到高效處理工業(yè)廢水的同時(shí),解決了鋼渣、赤泥、污泥固體廢物對環(huán)境的污染問題,真正意義上實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”的目的,實(shí)現(xiàn)了將固體廢物資源利用化。[0030] (2)本發(fā)明復(fù)合型材料具有一定的磁性,且顆粒較大,通過磁選或過濾方式均可回收,適用多種工藝場合。[0031] (3)本發(fā)明復(fù)合材料具備吸附和電催化能力,可針對不同污染物特征,選擇不同工藝過程,在保證處理效果基礎(chǔ)上,優(yōu)選經(jīng)濟(jì)可靠工藝路線。[0032] (4)本發(fā)明復(fù)合材料可循環(huán)利用,節(jié)約了處理成本。附圖說明[0033] 圖1為本發(fā)明一種復(fù)合型吸附?催化材料的制備方法及其應(yīng)用的復(fù)合催化劑的掃描電子顯微鏡圖。具體實(shí)施方式[0034] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0035] 實(shí)施例1:[0036] a、取某制藥廠含有DMF(N,N?二甲基甲酰胺)廢水(COD大約在8000左右),取該廢水50mL,于1L容量瓶中定容后取900mL置于小型電解槽中(長:22cm,寬:5cm,高:10cm),其最大容量為1200mL,電解槽由有機(jī)玻璃制成。向上述溶液中加入1.35g無水硫酸鈉;
[0037] b、選取鈦?zhàn)鳛樵撾娊獾年枠O,石墨片作為陰極,其中電極有效面積為16.5cm2,電極間距為1.25cm;在陽極與陰極之間加入制備好的復(fù)合材料9g,電解的過程中為了保持粒子電極不與主電極直接接觸,利用絲網(wǎng)隔開,外接一臺可調(diào)式直流電極,外加電壓為5v,曝氣電解80min后測定溶液中COD,相比未添加復(fù)合材料,效率提升一倍。[0038] 實(shí)施例2:[0039] a、配置40mg/L四環(huán)素溶液,取900mL置于小型電解槽中(長:22cm,寬:5cm,高:10cm),其最大容量為1200mL,電解槽由有機(jī)玻璃制成。向上述溶液中加入0.54g氯化鈉;
[0040] b、選取鈦?zhàn)鳛樵撾娊獾年枠O,石墨片作為陰極,其中電極有效面積為16.5cm2,電極間距為1.25cm;在陽極與陰極之間加入制備好的復(fù)合材料1.5g,電解的過程中為了保持粒子電極不與主電極直接接觸,利用絲網(wǎng)隔開,外接一臺可調(diào)式直流電極,外加電壓為5v,曝氣電解90min后測定溶液中四環(huán)素濃度,計(jì)算可知其去除率為99%。[0041] 實(shí)施例3:[0042] a、配置50mg/L亞甲基藍(lán)溶液,取900mL置于小型電解槽中(長:22cm,寬:5cm,高:10cm),其最大容量為1200mL,電解槽由有機(jī)玻璃制成。向上述溶液中加入0.54g氯化鈉;
[0043] b、先曝氣40min,然后加入陰極和陽極,選取鉑作為該電解的陽極,石墨片作為陰2
極,其中電極有效面積為16.5cm ,電極間距為1.25cm。在陰極和陽極之間加入制備好的復(fù)合材料1.5g置于電極之間,電解的過程中為了保持粒子電極不與主電極直接接觸,利用絲網(wǎng)隔開,外接一臺可調(diào)式直流電極,外加電壓為3.5v,繼續(xù)曝氣電解30min后測定溶液中亞甲基藍(lán)濃度,計(jì)算可知其去除率為99.5%。
[0044] 以上所述,僅是本發(fā)明較佳實(shí)施例而已,并非對發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制,故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
聲明:
“復(fù)合型吸附-催化材料的制備方法及其應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)