[发明专利]钢渣基无机聚合物-氧化锌半导体复合催化剂的制备及其在降解染料废水中的应用

说明书

技术领域

本发明属于无机半导体复合催化剂的制备及其在废水处理领域中的应用，具体涉及一种钢渣基无机聚合物-氧化锌半导体复合催化剂的制备及其在降解染料废水中的应用。 

背景技术

我国是一个钢铁大国，2010年我国粗钢产量为6.2665亿吨，约占世界钢产量的44.3%^[1]，每生产1吨粗钢,就会产生15%-20%的钢渣，仅2010年我国排放的钢渣超过1亿吨，当前，国内炼钢厂堆积的钢渣总量超过2亿吨,占地1万多亩,而且每年仍以3000多万吨的数量增长^[2]。钢渣的长期放置，不仅占用大量的良田，破坏生态；而且长期日晒雨淋还会造成严重的环境污染。目前钢渣主要用于道路工程、建筑回填、炼钢熔剂、用于水泥或混凝土掺合料以及作为吸附剂用于污水处理等领域,其综合利用率为50%左右^[2]，其中绝大部分主要用于筑路和回填。 

钢渣作为吸附剂用于吸附染料废水的研究结果表明，钢渣因其表面带有负电荷而容易吸附阳离子染料,对阴离子染料的吸附效果差^[3-7]。王雯等^[8]开展了两种阳离子染料孔雀石绿、亚甲基蓝以及阴离子染料刚果红在钢渣上吸附作用的对比研究，结果发现钢渣对孔雀石绿的吸附去除效果最佳，刚果红次之,而对亚甲基蓝几乎没有吸附作用。谢复青^[9]的研究结果也表明钢渣对亚甲基蓝染料废水吸附能力极差，只有对钢渣进行改性以提高其吸附活性。由此可见，阴离子以及阳离子染料在钢渣表面的吸附不仅取决于钢渣表面电荷的种类，而且可能与染料分子和钢渣的结合方式有关，因此，钢渣作 为吸附剂对废水染料的吸附具有一定的局限性。更值得关注的是染料分子仅仅是物理吸附于钢渣表面及孔道内，当达到饱和吸附量，钢渣就失去了吸附脱色的作用，需通过高温等方法处理，使吸附于钢渣表面的染料分子降解，这样会带来二次污染。因此，如何规模化、无二次污染、高附加值资源化利用钢渣是钢渣利用面临的难题。 

通过查阅大量的专利及文献资料，没有发现有关钢渣基无机聚合物-氧化物半导体复合催化剂的制备以及将该催化剂用于染料降解的文献及专利报导。 

以下是发明人给出的参考文献： 

[1]李辽沙，转炉渣资源化利用的历史沿革及趋势展望，世界钢铁4(2011)62-67。 

[2]程绪想，杨全兵，钢渣的综合利用，粉煤灰综合利用5(2010)45-49。 

[3]赵艳锋，王艳，刘露,钢渣处理碱性品红染料废水的实验研究,长春理工大学学报34(4)(2011)91-93。 

[4]A.Bhatnagar,A.K.Jain,A comparative adsorption study with different industrial wastes as adsorbents for the removal of cationic dyes from water,J.Colloid Interface.Sci.281(2004)49-55。 

[5]K.R.Ranmakrishna,Dye removal us ing low cost adsorbents,Water Sci.Technol.36(1997)189-196。 

[6]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)18282-18283。 

[7]谢复青,李建章，钢渣吸附-高温再生处理活性翠蓝染料废水，化工技术与开发35(9)(2006)42-44。 

[8]王雯,谢丽,王帅,周琪,钢渣对阴离子染料刚果红的吸附特性和 机理,同济大学学报38(8)(2010)1182-1187。 

[9]谢复青,改性钢渣处理亚甲基蓝染料废水研究,针织工业1（2006）68-70。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新型钢渣基无机聚合物-氧化锌半导体复合催化剂的制备方法。并将制得的该钢渣基无机聚合物-氧化锌半导体复合催化剂应用于刚果红染料或亚甲基蓝染料废水降解反应的新领域。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案： 

一种钢渣基无机聚合物-氧化锌半导体复合催化剂的制备方法，其特征在于，该方法首先以工业固体废弃物钢渣为原料，在硅酸钠的激发下，生成钢渣基无机聚合物胶凝材料，然后将该钢渣基无机聚合物胶凝材料浸渍于硝酸锌水溶液中，再经焙烧形成钢渣基无机聚合物-氧化锌半导体复合催化剂。 

制备具体包括下列步骤：