本发明专利技术公开了一种Ni2+掺杂地质聚合物催化剂的制备及其在有机物降解中的应用。该制备方法是利用工业固体废弃物粉煤灰或矿渣或钢渣为原料，在化学激发剂硅酸钠的激发下，分别生成粉煤灰(或矿渣或钢渣)基地质聚合物，依次经过NH4+及Ni2+离子交换反应生成Ni2+掺杂的地质聚合物催化剂。将该催化剂用于工业废水中亚甲基蓝降解反应，其降解率最高可达77.29％。该制备及有机物降解过程，工艺简单易行，无需加热，节能环保，可实现规模化制备及应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机催化剂材料的制备及其在废水处理领域中的应用，具体涉及一种粉煤灰、矿渣及钢渣地质聚合物催化剂的制备及其在光催化有机物降解中的应用。
技术介绍
粉煤灰、矿渣及钢渣等工业固体废弃物资源化利用的一种方式是作为吸附剂用于清除环境污染，尤其是用于废水处理。粉煤灰及矿渣可以用于处理重金属废水、造纸及印染废水、含磷、含氮、含副氟等废水以及有机物降解；钢渣也常用于废水处理； 同时，也有粉煤灰改性以及用于非均相催化的报道。薛向欣等人的专利技术专利报导了利用含钛高炉渣添加少量的过渡族金属或稀土化合物，通过原料破碎、分选、预烧、配料、 球磨、负载、干燥、烧成、冷却工艺步骤，将料浆负载于陶瓷、金属、玻璃有机物和建筑材料的表面，形成膜光催化材料。利用含钛高炉渣处理吸附处理偶氮染料废水中甲基橙；吸附处理废水中的六价铬等。通过查阅大量的专利及文献资料，没有发现有关粉煤灰、矿渣及钢渣地质聚合物作为催化剂及其在降解有机物中的应用的报导。以下是专利技术人给出的参考文献陈莉荣，贾飞虎，张连科，工业固体废弃物在工业废水处理中的应用研究进展， 化工技术与开发，38 (2) (2009)31-34o李水芳，粉煤灰对铬(III)的吸附去除试验，上饶师范学院学报，23(6) (2003)57-59o杨静，刘心悦，周广柱，精选粉煤灰对印染单体染料脱色性能的研究，山东科技大学学报(自然科学版)，20 (4) (2001) 109-112o阎存仙，周红，粉煤灰处理含磷废水的研究，上海环境科学，19(1) (2000)33-34o杨丽芳，胡友彪，粉煤灰处理含氨氮废水的试验研究，电力建设，27(3) (2006)68-70 ο杨家玲，于桂生，胡守国，粉煤灰复合吸附剂的研制及其在工业废水除氟中的应用，城市环境与城市生态，14(4) (2001)36-37.杨合，薛向欣，左良，杨中东，含钛高炉渣催化剂光催化降解亚甲基蓝，过程工程学报，4 (3) (2004) 265-268ο范世锁，汤锋，喻谨，章骏，钢渣在废水处理方面的应用研究，安徽农业科学， 38(32) (2010)，18282-18283o雷雪飞，薛向欣，杨合，表面改性对含钛炉渣光催化性能的影响，东北大学学报 (自然科学版)，31 (6) (2010)838-842.夏畅斌，何湘柱，史红文，粉煤灰非均相催化HA氧化S2_的研究，环境科学学报，20 (6) 0000)794-797。薛向欣，杨合，左良，杨建，用含钛高炉渣制备光催化材料的方法，公开号 CN14466240薛向欣，杨合，雷雪飞，王昱征，利用含钛高炉渣处理偶氮染料废水中甲基橙的方法，公开号:CN102115275A。雷雪飞，薛向欣，杨合，王昱征，用高炉渣处理六价铬废水的方法，公开号 CN102115276A。
技术实现思路
本专利技术的目的在于分别以工业固体废弃物粉煤灰、矿渣及钢渣为原料，以硅酸钠作为化学激发剂，分别制备粉煤灰基地质聚合物，矿渣基地质聚合物以及钢渣基地质聚合物，并通过离子交换反应，制备M2+掺杂粉煤灰地质聚合物催化剂，Ni2+掺杂矿渣地质聚合物催化剂以及Ni2+掺杂钢渣地质聚合物催化剂。本专利技术的另一个目的在于，将制备的Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂或Ni2+ 掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂用于工业废水中亚甲基蓝降解反应的应用性研究。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案一种Ni2+掺杂地质聚合物催化剂的制备方法，其特征在于，该方法分别采用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣或钢渣为原料，在激发剂硅酸钠的激发下，分别生成粉煤灰基地质聚合物，或矿渣基地质聚合物，或钢渣基地质聚合物，激发剂硅酸钠的掺量为原料重量的 11%,依次经过NH4+及Ni2+离子交换反应，生成Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂或Ni2+ 掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂。Ni2+掺杂地质聚合物催化剂的制备具体包括下列步骤(1)准确称取粉煤灰或矿渣或钢渣为原料，分别置入双转双速净浆搅拌机中；(2)将配方量的硅酸钠溶入定量水中，然后将硅酸钠水溶液加入双转双速净浆搅拌机中拌和，其中，原料为粉煤灰时，水灰质量比为0. 32 ；原料为矿渣，水渣质量比为0. 30 ； 原料为钢渣，水渣质量比为0.观，分别搅拌形成混合均勻的浆体。(3)将浆体装入模具中成型，脱模，放入标准养护箱养护观山敲碎、过35-120目筛，分别制得粉煤灰基地质聚合物，或矿渣基地质聚合物，或钢渣基地质聚合物；(4)分别准确称取粉煤灰基地质聚合物或矿渣基地质聚合物或钢渣基地质聚合物，倒入一定摩尔浓度的NH4Ac溶液中，室温下NH4+对地质聚合物中的Na+进行离子交换反应12h，过滤，烘干，得到NH4+交换的粉煤灰基地质聚合物或NH4+交换的矿渣基地质聚合物或NH4+交换的钢渣基地质聚合物；(5)将NH4+交换的粉煤灰基地质聚合物或NH4+交换的矿渣基地质聚合物或NH4+交换的钢渣基地质聚合物，分别倒入一定摩尔浓度的Ni (NO3)2溶液中，室温离子交换12h，过滤，烘干，得到M2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂或M2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或 Ni2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂。方法制备的Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂或Ni2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂用于工业废水中亚甲基蓝降解反应的应用。例如，将定量的M2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂或M2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或 Ni2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂放入一定体积，一定浓度的亚甲基蓝模拟工业废水中，室温下，自然光照射一定时间，测定其降解率。具体包括下列步骤(1)量取一定体积，一定浓度的亚甲基蓝模拟工业废水，用移液管将该溶液移至比色皿中，用紫外-可见光分光光度计测定其吸光度。 (2)将定量的Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂或Ni2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂放入一定体积，一定浓度的亚甲基蓝模拟工业废水中，室温下自然光照射一定时间，进行离心分离，将离心管中的上清液倾入比色皿中， 用紫外-可见光分光光度计测定其吸光度。(3)测定完吸光度后，将所有的反应液及固体催化剂重新放入反应器中。(4)重复O)的实验步骤，直至亚甲基蓝模拟工业废水的吸光度不随时间的变化而变化，计算亚甲基蓝有机污染物的降解率。采用本专利技术方法制备的M2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂(或M2+掺杂矿渣或 Ni2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂)带来的技术效果如下(1)能够利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣及钢渣分别制备Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂(或Ni2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂)，工艺过程简单易行，可实现规模化制备。(2) Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂(或Ni2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂)对亚甲基蓝模拟工业废水具有显著的自然光降解效果。本专利技术的创新之处在于(1)提出了利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣及钢渣分别制备Ni2+掺杂粉煤灰基地质聚合物催化剂(或Ni2+掺杂矿渣基地质聚合物催化剂或M2+掺杂钢渣基地质聚合物催化剂)的新方法。(2)提出了将Ni2+掺杂粉煤灰基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张耀君，刘礼才，徐德龙，王亚超，徐勇，王晶，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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