一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法

摘要

本发明公开了一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其包括如下步骤：将脱硅泥饼分散于乙醇中，再加入聚乙二醇，得到脱硅泥浆；在所述脱硅泥浆中加入钛源，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；用氢氟酸和硝酸的混合酸调节所述钛源与脱硅泥浆的混合物的PH值为2～4后，在70～90℃下进行反应，得到无硅磁性光催化剂前驱体；将所述无硅磁性光催化剂前驱体在450～700℃的真空条件下进行煅烧，得到含有TiO2的磁性光催化剂。本发明提供了一种酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，制备工艺过程对环境污染小，是一种环境友好绿色工艺过程。

权利要求

1.一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将脱硅泥饼分散于乙醇中，再加入聚乙二醇，得到脱硅泥浆；

在所述脱硅泥浆中加入钛源，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

用氢氟酸和硝酸的混合酸调节所述钛源与脱硅泥浆的混合物的pH值为2～4后，在70～

90℃下进行反应，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

将所述无硅磁性光催化剂前驱体在450℃的真空条件下进行煅烧5h、在500℃真空条件下煅烧4h、在600℃真空条件下煅烧4h、或在700℃的真空条件下进行煅烧5h，得到含有TiO2的磁性光催化剂。

2.如权利要求1所述的通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，所述脱硅泥饼与乙醇的质量比为(10～15)∶1。

3.如权利要求1所述的通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，所述聚乙二醇的添加量为脱硅泥饼重量的2～5％。

4.如权利要求1所述的通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，所述脱硅泥浆与钛源的质量比为1∶(5～10)。

5.如权利要求1或4所述的通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，所述钛源选自钛酸正丁酯、四氯化钛、硫酸氧钛中的至少一种。

6.如权利要求1所述的通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，所述氢氟酸和硝酸的混合酸中，氢氟酸与硝酸的体积比为3∶1。

7.如权利要求6所述的通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度为40％，所述硝酸的浓度为0.01mol/L。

说明书

一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工业废弃物制备具有磁性的TiO2光催化剂的方法，具体属于废弃物回收再利用、环境保护范畴。

背景技术

[0002] 目前，在硅钢的冷轧工艺中，由于具有酸洗速度快、质量好、酸再生容易等特点，盐酸酸洗已成为带钢酸洗中的主流技术，届时酸洗硅钢废酸中的Si浓度必定会大幅增加。酸洗废液进入再生工艺需增设除硅装置。通常大型轧钢厂使用的工艺路线是将酸洗废液经溶铁罐反应后，加入20％的氨水调整pH值，再通入压缩空气生成三价铁将溶液中的SiO2包覆，然后加入絮凝剂，将生成的Fe(OH)3连同SiO2一起沉降，以除去酸洗液中的SiO2。此过程就会生产出大量的脱硅泥饼。

[0003] 这种脱硅泥饼的产生量非常大，一个中等规模的酸洗机组，其产生量可以达到2000吨/年以上，按照每车垃圾处理费为800元计算，应用于脱硅泥饼的负值投入超过30万/年；同时由于这种黑褐色的泥饼进行掩埋处理，造成环境污染，成为很多钢铁企业综合处理的一个重要课题。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，利用简单的打浆、混合、除硅，溶胶-凝胶、真空煅烧等过程制备出具有可磁性回收、能带间隙较小的磁性TiO2光催化复合材料。

[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0006] 一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其包括如下步骤：

[0007] 将脱硅泥饼分散于乙醇中，再加入聚乙二醇，得到脱硅泥浆；

[0008] 在所述脱硅泥浆中加入钛源，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

[0009] 用氢氟酸和硝酸的混合酸调节所述钛源与脱硅泥浆的混合物的PH值为2～4后，在70～90℃下进行反应，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

[0010] 将所述无硅磁性光催化剂前驱体在450～700℃的真空条件下进行煅烧，得到含有TiO2的磁性光催化剂。

[0011] 作为优选方案，所述脱硅泥饼与乙醇的质量比为(10～15)∶1。

[0012] 作为优选方案，所述聚乙二醇的添加量为脱硅泥饼重量的2～5％。

[0013] 作为优选方案，所述脱硅泥浆与钛源的质量比为1∶(5～10)。

[0014] 作为优选方案，所述钛源选自钛酸正丁酯、四氯化钛、硫酸氧钛等。

[0015] 作为优选方案，所述氢氟酸和硝酸的混合酸中，氢氟酸与硝酸的体积比为3∶1。

[0016] 作为优选方案，所述氢氟酸的浓度为40％，所述硝酸的浓度为0.01mol/L。

[0017] HF可以与SiO2反应，起到除硅的目的，HNO3的加入是为了提供H+，提高此反应的速率。

[0018] 在发明中，含铁量较高的脱硅泥饼作为模板，通过简单的打浆、混合、除硅，溶胶-凝胶、真空煅烧等过程制备出具有可磁性回收、能带间隙较小的磁性TiO2光催化复合材料，该复合材料中，除TiO2外，还包含四氧化三铁或者γ-氧化铁。

[0019] 本发明提供了一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，制备工艺过程对环境污染小，是一种环境友好绿色工艺过程。本发明工艺简单，易于操作，连续性强，真空煅烧得到磁性较高、光催化性能好的TiO2催化剂，更好的实现资源回收再利用的问题。

[0020] 本发明得到的磁性光催化剂在500℃紫外光下照射20min可使200mg/L的酸性品红溶液100％降解脱色，在可见光下210min光催化降解率可达80％。用该法制备的TiO2光催化降解含酸工业废水中的COD和氨氮，在每升废水中投加3gTiO2，光照3小时，pH＝5时，其降解率分别为94.1％和84.5％，均表现出较高的光催化性能。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0022] 一种通过酸再生脱硅泥饼制备磁性光催化剂的方法，其包括如下步骤：

[0023] 将脱硅泥饼分散于乙醇中，再加入聚乙二醇，得到脱硅泥浆；

[0024] 在所述脱硅泥浆中加入钛源，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

[0025] 用氢氟酸和硝酸的混合酸调节所述钛源与脱硅泥浆的混合物的PH值为2～4后，在70～90℃下进行反应，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

[0026] 将所述无硅磁性光催化剂前驱体在450～700℃的真空条件下进行煅烧，得到含有TiO2的磁性光催化剂。

[0027] 作为优选方案，所述脱硅泥饼与乙醇的质量比为(10～15)∶1。

[0028] 作为优选方案，所述聚乙二醇的添加量为脱硅泥饼重量的2～5％。

[0029] 作为优选方案，所述脱硅泥浆与钛源的质量比为1∶(5～10)。

[0030] 作为优选方案，所述钛源选自钛酸正丁酯、四氯化钛、硫酸氧钛等。

[0031] 作为优选方案，所述氢氟酸和硝酸的混合酸中，氢氟酸与硝酸的体积比为3∶1。

[0032] 作为优选方案，所述氢氟酸的浓度为40％，所述硝酸的浓度为0.01mol/L。

[0033] 实施例1

[0034] (a)将脱硅泥饼分散到乙醇中加热打浆，泥饼和乙醇的添加比例为10∶1，加入2％wt的PEG，形成分散性较好的脱硅泥浆；

[0035] (b)将(a)所得的脱硅泥浆与钛源按照质量比为1∶10加入钛酸正丁酯中，继续打浆搅拌，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

[0036] (c)利用HF∶HNO3＝3∶1的混酸，调控(b)中混合物的pH＝3，并在80℃下反应4h，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

[0037] (d)将(c)中的前驱体在450℃真空条件下煅烧5h，得到具有磁性的锐钛矿TiO2光催化剂。

[0038] 实施例2

[0039] (a)将脱硅泥饼分散到乙醇中加热打浆，泥饼和乙醇的添加比例为12∶1，加入5％wt的PEG，形成分散性较好的脱硅泥浆；

[0040] (b)将(a)所得的脱硅泥浆与钛源按照质量比为1∶7.5加入四氯化钛中，继续打浆搅拌，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

[0041] (c)利用HF∶HNO3＝3∶1的混酸，调控(b)中混合物的pH＝2，并在80℃下反应4h，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

[0042] (d)将(c)中的前驱体在500℃真空条件下煅烧4h，得到具有磁性的锐钛矿TiO2光催化剂。

[0043] 实施例3

[0044] (a)将脱硅泥饼分散到乙醇中加热打浆，泥饼和乙醇的添加比例为15∶1，加入2.5％wt的PEG，形成分散性较好的脱硅泥浆；

[0045] (b)将(a)所得的脱硅泥浆与钛源按照质量比为1∶8加入硫酸氧钛中，继续打浆搅拌，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

[0046] (c)利用HF∶HNO3＝3∶1的混酸，调控(b)中混合物的pH＝4，并在80℃下反应4h，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

[0047] (d)将(c)中的前驱体在600℃真空条件下煅烧4h，得到具有磁性锐钛矿TiO2光催化剂。

[0048] 实施例4

[0049] (a)将脱硅泥饼分散到乙醇中加热打浆，泥饼和乙醇的添加比例为15∶1，加入2％wt的PEG，形成分散性较好的脱硅泥浆；

[0050] (b)将(a)所得的脱硅泥浆与钛源按照质量比为1∶10加入钛酸正丁酯中，继续打浆搅拌，得到钛源与脱硅泥浆的混合物；

[0051] (c)利用HF∶HNO3＝3∶1的混酸，调控(b)中混合物的pH＝2，并在80℃下反应4h，得到无硅磁性光催化剂前驱体；

[0052] (d)将(c)中的前驱体在700℃真空条件下煅烧5h，得到具有磁性的锐钛矿-金红石相混合TiO2光催化剂。

[0053] 综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。