一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅制造技术

本发明专利技术涉及一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅

【技术实现步骤摘要】
一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅/二氧化钛复合光催化材料的方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种光催化材料的制备方法及应用，特别涉及一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料的方法及应用
。

技术介绍

[0002]煤气化技术作为一种清洁的煤处理技术在我国发展迅速
。
煤气化即在一定的温度和压力条件下，在高温气化炉中利用气化剂
(
如空气
、
氧气和水蒸气等
)
与原煤和水的浆体反应生成洁净合成气
(
如氢气和二氧化碳
)
的过程
。
在该过程中，煤中的无机成分以及未完全氧化的炭质成分将转变为熔渣被排出高温炉，最终形成一种固体废弃物，即煤气化渣
。
其中粒度较小的熔渣随气流在炉中流通
、
冷却，而后随煤灰水一同由蒸发热水塔排出，成为煤气化细渣；而粒度和重量较大的熔渣经水冷室流到炉底之后排出，即为煤气化粗渣
。
在煤气化渣的大面积堆放过程中，不仅占用土地
、
污染环境，还危害了人类的健康，这也制约了煤气化行业的可持续发展，因此煤气化渣已成为新的亟待解决的固体废弃物
。
近几年，围绕煤气化渣的利用开始引起部分学者的关注，认识到煤气化渣的危害，开始从不同角度系统研究其组成结构与特性，并开始重视其处置与利用问题
。
[0003]调查显示，人们每天大部分的时间都在室内学习工作与生活，室内中各种装修材料释放出有机物种类繁多，室内挥发性有机物
(VOCs)
是一类具有高蒸汽压
、
低沸点的化学物质，排放到空气中可能通过大气光化学反应生成污染物，是造成空气污染的重要前体之一
。
除此之外，
VOCs
易通过呼吸道
、
消化道和皮肤进入人体，进而对人体产生毒害作用，其中，甲醛
(HCHO)
具有很强的毒性，对人体的健康造成巨大威胁
。
减少室内甲醛的方式有很多，例如热催化
、
光催化
、
植物修复
、
通风换气
、
等离子体技术
、
生物化学技术以及物理或化学吸附等
。
其中，热催化需要非常高的温度，等离子体技术受制于严格的实验条件，在实现过程中需要消耗大量能量，以上这几种方法很难应用在实际的生活中；虽然植物修复和通风换气的方法相对简单，但观察到实际的效果需要很长时间
。
光催化降解技术由于其具有能耗低
、
效果好
、
范围广
、
运作便利等优点被广泛应用，光催化降解技术的重点是光催化剂的选择，在众多光催化剂中，
TiO2由于其具有良好的抵制光化学腐蚀性
、
强氧化性
、
无毒性，并且能够做到在低温的条件下发挥作用，同时又具有费用低
、
光催化反应容易
、
消耗能量低等众多优点，因而成为了一种较为理想的光催化剂
。
近年来，围绕
TiO2光催化材料降解有机物的应用引起广泛关注
。
[0004]综合已有关于煤气化渣的研究报道可知，已有的关于煤气化渣的利用主要是针对细渣，而有关粗渣利用的研究还很少见
。
因煤气化粗渣具有比表面积大
、
含碳量低的特点，因此可将其作为一种墙体材料，用于吸附降解甲醛等有害气体，且截止目前还未见过以煤气化粗渣为原料负载二氧化钛制备光催化复合材料的研究，本专利技术则对该领域进行了探究
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料的方法，步骤包括：
[0006](1)
取适量煤气化粗渣原料，加水配置固含量在
10
‑
30wt
％的煤气化粗渣浆料；
[0007](2)
对步骤
(1)
配置的浆料进行充分搅拌，随后通过浮选分离除炭，收集浮选尾矿浆体，通过研磨至浮选尾矿粒度为
10
目以上；将研磨后的尾矿浆体进行干燥处理，收集得到低含碳量煤气化粗渣；
[0008](3)
将适量酸溶液与上述低含碳量煤气化粗渣混合得到浆料，搅拌进行酸溶反应；所得浆料中酸灰比的摩尔比为
0.8
‑
1.2
；酸浓度为5‑
20wt
％，酸溶反应温度为
30
‑
90℃
，搅拌时间为2‑
10h
；
[0009](4)
对反应后的物料进行固液分离，对固体物进行洗涤
、
干燥
、
研磨，粒度达到
100
目以上，得到介孔二氧化硅材料；
[0010](5)
取步骤
(4)
得到的介孔二氧化硅材料加水配置成固含量为
10
‑
30wt
％的浆料，配置好的浆料搅拌并升温至
70
‑
90℃
，加入钛盐溶液进行反应，通过水解沉淀法将
TiO2负载在介孔二氧化硅材料上，形成复合材料前驱体；
[0011](6)
对反应后的物料进行固液分离，对固体物进行洗涤
、
干燥
、
研磨
、
煅烧，煅烧温度为
500
‑
800℃
，得到介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料
。
[0012]步骤
(1)
中所述的煤气化粗渣原料是指在煤气化过程中经由煤气化炉的炉底排出的残渣，煤气化过程为本领域所熟知，这里不再赘述
。
本领域技术人员理解，所述煤气化粗渣原料主要由形成煤灰分的无机矿物组分以及在气化时未完全气化而残留的炭组成，其中二氧化硅占比最高，其次是氧化铝
、
氧化钙
、
氧化铁等
。
所述的煤气化粗渣原料中碳含量低于
10wt
％
。
[0013]进一步的，步骤
(1)
中所述的煤气化粗渣浆料的固含量优选为
15wt
％
‑
25wt
％，如
20wt
％；配置好的煤气化粗渣浆料至少
1h
之后再进行下一步的搅拌处理，如
1.5h、2h
，以便煤气化粗渣原料与水充分接触
、
润湿，从而有利于后续的浮选分离
。
[0014]进一步的，步骤
(2)
中，对浆料进行充分搅拌，然后通过浮选分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料的方法，其特征在于：步骤包括：
(1)
取适量煤气化粗渣原料，加水配置固含量在
10
‑
30wt
％的煤气化粗渣浆料；
(2)
对步骤
(1)
配置的浆料进行充分搅拌，随后通过浮选分离除炭，收集浮选尾矿浆体，通过研磨至浮选尾矿粒度为
10
目以上；将研磨后的尾矿浆体进行干燥处理，收集得到低含碳量煤气化粗渣；
(3)
将适量酸溶液与上述低含碳量煤气化粗渣混合得到浆料，搅拌进行酸溶反应；所得浆料中酸灰比的摩尔比为
0.8
‑
1.2
；酸浓度为5‑
20wt
％，酸溶反应温度为
30
‑
90℃
，搅拌时间为2‑
10h
；
(4)
对反应后的物料进行固液分离，对固体物进行洗涤
、
干燥
、
研磨，粒度达到
100
目以上，得到介孔二氧化硅材料；
(5)
取步骤
(4)
得到的介孔二氧化硅材料加水配置成固含量为
10
‑
30wt
％的浆料，配置好的浆料搅拌并升温至
70
‑
90℃
，加入钛盐溶液进行反应，通过水解沉淀法将
TiO2负载在介孔二氧化硅材料上，形成复合材料前驱体；
(6)
对反应后的物料进行固液分离，对固体物进行洗涤
、
干燥
、
研磨
、
煅烧，煅烧温度为
500
‑
800℃
，煅烧时间为2‑
4h
，得到介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料
。2.
根据权利要求1所述的一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料的方法，其特征在于：步骤
(1)
中所述的煤气化粗渣原料是指在煤气化过程中经由煤气化炉的炉底排出的残渣，所述的煤气化粗渣原料中碳含量低于
10wt
％；所述的煤气化粗渣浆料的固含量为
15wt
％
‑
25wt
％；配置好的煤气化粗渣浆料至少
1h
之后再进行下一步的搅拌处理
。3.
根据权利要求1所述的一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料的方法，其特征在于：步骤
(2)
中，所述浮选分离采用浮选机进行浮选分离，浮选分离留下的尾矿含碳量小于
1wt
％；将研磨后的尾矿浆体进行干燥处理，干燥温度为
100
‑
120℃。4.
根据权利要求1所述的一种煤气化粗渣制备介孔二氧化硅
/
二氧化钛复合光催化材料的方法，其特征在于：步骤
(3)
中，混合所得浆料中酸灰比的摩尔比为
0.8、0.9、1.0、1.1
或
1.2
；酸浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏存弟，杨文通，艾伟东，李佳航，许优，付文婧，袁文华，申名扬，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：