[发明专利]一种ZrO2

说明书

本发明提供了一种ZrO₂修饰芬顿铁泥基载氧体及其制备方法和应用，本发明以芬顿铁泥为主要原料，加入Zr(NO₃)₄·5H₂O或Zr(NO₃)₄·5H₂O和造孔剂，采用机械混合法制备高活性和循环稳定性的载氧体。与现有技术相比，本发明以芬顿铁泥为原材料制作化学链燃烧载氧体，即可有效解决芬顿铁泥的处置问题，使铁资源得到了有效的利用，还可以降低CO₂捕集成本。单纯的Fe₂O₃作为化学链燃烧载氧体存在活性不高，易结焦的缺点，本发明通过添加活性化合物锆源可以提高载氧体反应性和稳定性。

技术领域

本发明属于化学链燃烧技术与固废资源化利用技术领域，具体而言，涉及一种ZrO₂修饰芬顿铁泥基载氧体及其制备方法和应用。

背景技术

芬顿铁泥是工业污水芬顿处理工艺产生的大量含铁固废，主要以Fe(OH)₃为主，还含有有机质、重金属、泥砂杂质等。目前采用的固化填埋处理，不仅会造成大量的资源浪费，而且易造成环境的二次污染。因此，对其资源化利用是污水治理行业亟需解决的问题。

二氧化碳排放是全球平均气温上升的主要原因，给环境带来了巨大的压力。基于循环载氧体的化学链燃烧是最具降低能耗潜力的CO₂捕集技术，该燃烧方式以载氧体中晶格氧代替空气中氧气，燃料不与空气直接接触，燃烧产物只需经过冷凝就可获得高纯度的CO₂，简单而低能耗地实现CO₂的分离。显然，载氧体的研制在其中起着重要的作用。以往的研究主要集中在人工合成载氧体上，在工业规模应用前提下，合成载氧体的制备通常既费时又不经济。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ZrO₂修饰芬顿铁泥基载氧体及其制备方法，可在解决芬顿铁泥难处置问题的同时，通过资源再利用的方式制备一种成本低廉、高反应活性和循环稳定性的化学链燃烧载氧体。

本发明还有一个目的在于提供一种ZrO₂修饰芬顿铁泥基载氧体的应用，用于化学链燃烧。

本发明具体技术方案如下：

一种ZrO₂修饰芬顿铁泥基载氧体的制备方法，包括以下步骤：

1)将芬顿铁泥中加入锆源和水，混合后干燥；

2)再进行煅烧，即得。

优选的，步骤1)中，所述芬顿铁泥使用前在105-110℃下鼓风干燥至恒重，研磨得到芬顿铁泥粉末再使用。

所述研磨是指研磨到芬顿铁泥粉末粒径50μm以下；

步骤1)中所述芬顿铁泥中Fe元素质量占比为30-60％。

步骤1)中所述锆源为Zr(NO₃)₄·5H₂O；

步骤1)中所述芬顿铁泥、锆源和水的质量比为：10：5-15：70-85。优选的，所述水为去离子水。加水使锆源溶解，充分浸渍到铁中，使用去离子减少水中杂质对反应影响。

步骤1)中还加入造孔剂，为有机造孔剂；

所述造孔剂选自淀粉、PVP或者PVA有机造孔剂；

所述芬顿铁泥和造孔剂的质量比为10：0-5。

步骤1)中所述混合是指超声混合0.5-2h，优选的，超声功率在30-40KHz，超声可以破坏芬顿铁泥中的致密结构部分，实现各原料间的充分混合，提高反应活性。超声混合温度没有要求，优选的常温即可。