申请日2017.12.18
公开(公告)日2018.05.22
IPC分类号B01J23/745; C02F1/30; C02F1/72; C02F101/30; C02F101/34; C02F101/38
摘要
本发明提供的一种城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，因为以城市污泥和红砖废料为原料，利用污泥中有机物在高温热解时释放的气体作为催化剂造孔剂，以污泥和红砖中无机灰分在高温熔融时形成的矿物为催化剂载体，利用红砖废料中的铁作为催化剂活性组分，所以具有原料易得、成本低、效益好，所制得催化剂的比表面积高、对可见光响应能力好，产品质量稳定等优点。其次，该制备方法具有过程简单、生产成本较低、易规模化生产和废弃物再利用等特点。
权利要求书
1.一种城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将脱水污泥和红砖废料放置在95℃～105℃下进行干燥12～24h，得到干污泥和干红砖废料;
步骤2，将步骤1得到的所述干红砖废料用机械粉碎机在预定粉碎速度下进行粉碎，粉碎后经60目筛选得到干红砖废料颗粒;
步骤3，将步骤1得到的所述干污泥与步骤2得到的所述干红砖废料颗粒按照预定重量比进行混合，然后用球磨机在预定研磨转速下进行研磨，研磨后经300目筛选得到混合颗粒;
步骤4，将步骤3得到的所述混合颗粒放置于马弗炉中，在800～1050℃下进行煅烧，煅烧时间为30～120min，加热速率为10～20℃/min，煅烧结束后自然冷却至室温得到煅烧颗粒;
步骤5，将步骤4得到的煅烧颗粒用浓度为1.5～3mol/L的盐酸水溶液洗涤1～2h，然后用去离子水反复洗涤，直至去离子水洗涤液的pH稳定在6.5～7.0，然后过滤去除去离子水得到洗涤颗粒;
步骤6，将步骤5得到的所述洗涤颗粒在60℃下真空干燥12～24h后得到多相光Fenton催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
其中，步骤1中所述脱水污泥为初沉池污泥、二沉池污泥 或混合污泥中的任一种脱水污泥。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
其中，步骤2中所述的预定粉碎速度为1000～2500rpm/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
其中，步骤3中所述的预定重量比为3:2～4:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
其中，步骤3中所述的预定研磨转速为15～21rpm/min。
6.如权利要求1～5任一所述方法制备得到的多相光Fenton催化剂，其特征在于：
其中，所述多相光Fenton催化剂具有介孔结构，比表面积为130～270m2/g。
7.如权利要求1～5任一所述方法制备得到的多相光Fenton催化剂在有过氧化氢存在的条件下用光诱导引发的系列反应中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：
其中，所述光诱导是可见光、紫外光或太阳光中的任意一种光诱导。
说明书
城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法、产品及应用
技术领域
本发明涉及废弃物资源化利用和环境催化材料技术领域，具体涉及一种城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法、多相光Fenton催化剂及多相光Fenton催化剂在有过氧化氢存在的条件下用光诱导引发的系列反应中的应用。
背景技术
近年来，随着我国市政污水和工业污水处理量的增加，污泥的产生量也在逐渐上升。污泥含水率高，且含有大量有毒、有害的病原体微生物和重金属，若不进行妥善处理，将导致严重的环境污染。
红砖俗称黏土砖，是指以富含铁元素的黄黏土、页岩、煤矸石等为原材料混合捏练后以人工或机械压制成型，经干燥后在900℃左右的温度下以氧化焰烧制而成的建筑砖块。红砖曾是我国20世纪90年代广泛使用的一种建筑材料。随着我国旧城改造和新型城镇化进程的加快，老旧建筑被拆除后产生的大量红砖废料成为了建筑垃圾。
多相光Fenton技术是指在紫外或可见光照射下，在含有过氧化氢和固相催化剂的溶液中产生一种高活性羟基自由基的光催化反应技术。该技术可以快速降解水中的难降解有机污染物，且具有反应速度快、操作简单、无毒绿色等特点。而目前被广泛使用的铁氧化物光Fenton催化剂存在催化剂比表面积低、对水中污染物的吸附能力弱、可见光响应性较差以及原料价格昂贵等问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种城市污泥混合红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法、多相光Fenton催化剂及多相光Fenton催化剂在有过氧化氢存在的条件下用光诱导引发的系列反应中的应用。
本发明提供了一种城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将脱水污泥和红砖废料放置在95℃～105℃下进行干燥12～24h，得到干污泥和干红砖废料;
步骤2，将步骤1得到的干红砖废料用机械粉碎机在预定粉碎速度下进行粉碎，粉碎后经60目筛选得到干红砖废料颗粒;
步骤3，将步骤1得到的干污泥与步骤2得到的干红砖废料颗粒按照预定重量比进行混合，然后用球磨机在预定研磨转速下进行研磨，研磨后经300目筛选得到混合颗粒;
步骤4，将步骤3得到的混合颗粒放置于马弗炉中，在800～1050℃下进行煅烧，煅烧时间为30～120min，加热速率为10～20℃/min，煅烧结束后自然冷却至室温得到煅烧颗粒;
步骤5，将步骤4得到的煅烧颗粒用浓度为1.5～3moL/L的盐酸水溶液洗涤1～2h，然后用去离子水反复洗涤，直至去离子水洗涤液的pH稳定在6.5～7.0，然后过滤去除去离子水得到洗涤颗粒;
步骤6，将步骤5得到的洗涤颗粒在60℃下真空干燥12～24h后得到多相光Fenton催化剂。
本发明提供的城市污泥混合红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，还可以具有这样的特征：步骤1中脱水污泥为初沉池污泥、二沉池污泥或混合污泥中的任一种脱水污泥。
本发明提供的城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，还可以具有这样的特征：步骤2中的预定粉碎速度为1000～2500rpm/min。
本发明提供的城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，还可以具有这样的特征：步骤3中的预定重量比为3:2～4:1。
本发明提供的城市污泥、红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，还可以具有这样的特征：步骤3中的预定研磨转速为15～21rpm/min。
本发明还提供一种上述方法制备得到的多相光Fenton催化剂产品，其特征在于：多相光Fenton催化剂具有介孔结构，比表面积为130～270m2/g。
本发明还提供一种上述多相光Fenton催化剂产品在有过氧化氢存在的条件下用光诱导引发的系列反应中的应用。
本发明提供的多相光Fenton催化剂产品在有过氧化氢和固相催化剂存在的条件下用光诱导引发的系列反应中的应用，还可以具有这样的特征：光诱导是可见光、紫外光或太阳光中的任意一种光诱导。
发明的作用与效果
本发明提供的一种城市污泥混合红砖废料制备多相光Fenton催化剂的方法，因为以城市污泥和红砖废料为原料，利用污泥中有机物在高温热解时释放的气体作为催化剂造孔剂，以污泥和红砖中无机灰分在高温熔融时形成的矿物为催化剂载体，利用红砖废料中的铁作为催化剂活性组分，所以具有原料易得、成本低、效益好，所制得催化剂的比表面积高、对可见光响应能力好，产品质量稳定等优点。其次，该制备方法具有过程简单、生产成本较低、易规模化生产和废弃物再利用等特点。
