[发明专利]利用含铁废弃物制备硅铝羟基铁复合催化剂的方法

说明书

【技术领域】

本发明具体涉及一种利用含铁废弃物制备硅铝羟基铁复合催化剂的方法。

【背景技术】

在某些工业生产中常常会产生大量的含铁废弃物，占用空间资源、污染环境，影响人类健康。如炼铁过程中产生的尾矿、除尘灰、钢渣、焦油渣、高炉渣等的含铁量都较大，其中高炉除尘灰的含铁量高达45％，炼钢污泥中的含铁量通常为50％。另外在铁矿生产、除尘器中的除尘灰中也常常有含铁废弃物的产生，如果能够资源化利用含铁废弃物不仅能够保护环境，也减少了资源的浪费。

FeOOH是最常见的地表非金属矿物之一，广泛存在于土壤和水体沉积物等自然环境中。FeOOH以多种同质异相体形式存在，根据其结构性质的差异，可以分为针铁矿(α-FeOOH)、四方纤铁矿(β-FeOOH)、纤铁矿(γ-FeOOH)、及六方纤铁矿(δ-FeOOH)等，其稳定性依次下降。α-FeOOH是最常见的铁的羟基氧化物，且在各种环境中都能够形成。其是低合金钢腐蚀的主要产物。近年来，单向α-FeOOH纳米颗粒的制备备受关注，该结构具有各向异性的形态和许多优良的物理化学性质，具有较大的比表面积和特殊的晶体学平面，这些特殊的性质有可能增强其催化活性，扩展其在环境光催化领域的应用。

而制备α-FeOOH最重要的原料就是铁源，而现有的研究中主要以纯化学试剂Fe(NO₃)₃、Fe(Cl)₃、Fe(Cl)₂、FeSO₄等作为Fe²⁺或Fe³⁺的铁源来制备FeOOH，利用含铁废弃物制备FeOOH的研究并不多。陈力勤在其硕士研究论文中以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe₂O₃)为原料，提取硫酸亚铁，制备纳米α-FeOOH，作为α-Fe₂O₃的前躯体。Li等用热电厂除尘灰(主要成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等)，以除尘灰中的铁为铁源，其他物质作为支架支撑FeOOH，制备了负载无定形FeOOH，实验结果表明其具有较大的比表面积，对As具有较好的吸附作用；同时将其应用于光助芬顿系统中，处理50mg/L的甲基橙，在80min内就可以达到100％脱色。虽然这些研究取得了一定的成果，但是针对传统Fenton芬顿(FeOOH/H₂O₂)技术仍存在着限制：1)适用pH范围小，一般在偏酸性(pH＝2-3)条件下才能有效的氧化降解污染物；2)H₂O₂利用率低；3)反应过程易产生铁污泥或者催化剂回收利用率低。由于不同的含铁废弃物中所含元素种类和含量的不同，导致制备出的羟基铁催化剂具有不同的吸附和光催化特性，因此研究不同含铁废弃物制备羟基铁复合催化剂的研究吸引国内外研究学者的广泛关注。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供利用含铁废弃物制备硅铝羟基铁复合催化剂的方法，能有效地吸附催化降解染料和内分泌干扰物，且具有pH适用范围宽和可回收循环使用的优点。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种利用含铁废弃物制备硅铝羟基铁复合催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)将砂轮灰铁屑置于烧杯中，加入稀硝酸溶液，置于恒温震荡器中，恒温震荡；

(2)将反应体系的pH值调节至12，继续恒温震荡30min，再将样品老化；然后离心分离出固体，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，研磨，获得硅铝羟基铁复合催化剂。

进一步地，所述砂轮灰铁屑的含铁量大于10％，且砂轮灰铁屑来源于汽车配件厂、高炉除尘灰、炼钢污泥、钢渣的含铁废弃物。

进一步地，所述稀硝酸的浓度为1.0mol/L。

进一步地，所述步骤(1)中的恒温震荡的温度为55℃，震荡时间为2h。

进一步地，所述步骤(2)中的将反应体系的pH值调节至12，是采用2.5mol/L的氢氧化钠溶液调节反应体系的pH值。

进一步地，所述步骤(2)中的老化的温度为55℃，老化时间为2天。

进一步地，所述步骤(2)中的烘干的温度为90℃。