[发明专利]一种赤泥活化改性的方法及应用

说明书

本发明公开了一种简易高效的赤泥活化改性方法，1）赤泥粉末、氧化钛、水以及酸进行混合，同时辅助超声在一定温度下进行搅拌；2）过滤洗涤、烘干和焙烧，然后将焙烧后改性的赤泥研磨过筛，即可得到活化改性赤泥。将活化改性后的赤泥用于光催化降解受苯酚污染的废水中，与未活化的赤泥降解受苯酚污染的废水相比，活化后的赤泥能够有效降解废水中的苯酚。本发明所提供的技术给出了一种赤泥活化的方法，同时提供了一种赤泥资源化利用的新工艺。

技术领域

本发明属于化工环保技术领域，具体地说，提出了一种赤泥活化改性的方法以及将其应用于光催化降解污染废水的应用。

背景技术

氧化铝的生产原料主要是铝土矿，生产方法主要有拜耳法、烧结法和联合法，氧化铝生产过程中产生的固体废物主要是赤泥。拜耳法每生产1吨氧化铝产生赤泥0.3-2 吨，烧结法每生产1吨氧化铝产生赤泥约为1.8吨，联合法每生产1吨氧化铝产生约0.96 吨赤泥。

据报道，2003年我国赤泥年排放约在500 万吨以上。目前大多赤泥采用堆场湿法存放或脱水干化等简单处置，这种处置方式所引发的问题非常显著：1）建造堆场占用了大量土地资源；2）赤泥中含碱和少量放射性物质，长期堆存经晒干后造成粉尘飞扬，严重污染大气；3）由于风吹雨淋致使赤泥流入江河湖泊，造成淤塞、毒化水质，直接影响农业和渔业生产，成为重要的污染物，严重危害了生态环境。因此，对赤泥进行综合利用和无害化处理，特别是大规模再利用赤泥十分必要。

由于赤泥具有相对稳定的化学组成、较高的比表面积，使得它具备一定的应用价值。

目前国内外对赤泥的利用主要有建材、硅肥、陶瓷工业、工业催化、水处理等。如彭小芹等利用拜耳法赤泥制备了水泥砂浆增稠材料，赤泥的掺入可提高砂浆拌合物的和易性，在掺入质量分数为50%时，其分层度与其稠度相近的水泥砂浆相比，从29mm降低至2mm,泌水率从13%降低至1%,凝结时间延长约1h，但仍能满足M7.5砌筑砂浆的强度等基本性能要求。姜怡娇等以赤泥为主要原料生产了一种釉面砖，用来取代传统的陶瓷原料，这种方法不仅降低了材料的成本，同时为环境保护做出了贡献，其主要生产工艺过程为原料、预加工、配料、料滚制备加稀释剂、喷雾干燥、压型、干燥、施釉、锻烧、包装等。土耳其的G.Akay等人采用赤泥作为附剂过滤法去除水中的磷酸盐。将赤泥经过硫化活化后，可以将其用作石油化工行业的催化剂。Salvador Ordonez等将硫化活化赤泥作为氢化脱氯的催化剂，该催化剂不仅经济效益明显，而且该研究对于环境中氟氯烃类物质的去除有一定的贡献。

超声化学是利用超声能量加速和控制化学反应，提高反应产率和引发新的化学反应的一门边缘学科。超声作用源于超声“空化”。对于固－液非均相体系，空化所产生的核振荡、微射流能够冲击流体，表现为流体湍动和颗粒强烈的相互碰撞，有利于组分在微孔内的扩散，将超声波用于催化剂的制备过程，可增加活性组分的渗透性，使其均匀分散，所得到的催化剂具有活性物种分散均匀且活性高等优良性能（J. Mol. Catal., 1981, 1:253）。

光催化氧化技术是指在催化剂存在下，利用光辐射激发催化剂分子，产生强氧化剂，如.OH，从而将有机污染物降解为CO₂和H₂O等无机小分子的技术。多相光催化降解多以半导体金属氧化物或硫化物等光敏半导体为催化剂，在光的激发下产生电子空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴反应，产生.OH等氧化性较强的自由基，污染物通过与.OH之间的羟基加和、取代、电子转移等而被氧化甚至矿化。通常半导体光催化剂主要有TiO₂、ZnO、SnO₂及CdS等，在已知的光催化半导体材料中，TiO₂不仅光催化活性优异，且具有耐酸碱腐蚀、稳定性好、成本低、无毒等优点，成为应用最广泛的光催化剂。