[发明专利]一种含钛高炉渣负载纳米零价铁材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能材料技术领域，提供了一种含钛高炉渣负载纳米零价铁材料的制备方法：将含钛高炉渣与盐酸溶液混合进行预处理，得到多孔载体；将所述多孔载体与纳米零价铁悬浮液和水混合进行负载，得到含钛高炉渣负载纳米零价铁材料。本发明采用盐酸溶液对含钛高炉渣进行预处理，去除渣中碱性氧化物和其它可溶性物质，提高多孔载体的孔隙率；然后与纳米零价铁悬浮液和水混合，使纳米零价铁能够负载于多孔载体的孔隙中，解决了单独使用含钛高炉渣时光催化效果有限、去除能力不强的问题；通过负载大大减缓了纳米零价铁材料易团聚易氧化的缺点；在光催化协同作用下纳米零价铁的有效利用率得到极大提高，从而使得对有机污水的去除效率提高。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，特别涉及一种含钛高炉渣负载纳米零价铁材料及其制备方法和应用。

背景技术

纳米零价铁材料因其比表面积大和超高的还原性能，可用于去除水中的有机物，并且其对环境无二次污染，而被誉为“二十一世纪环保材料”。并且，纳米零价铁材料还能够被地下水流有效传递，并长期保留在悬浮液中，因而可以灵活地运用于地下水和土壤污染的原位和异位修复。但目前因其材料制备成本较高，导致材料价格昂贵，并且由于材料在使用过程中容易出现团聚、氧化等现象，降低了材料的有效利用率，从而大大限制了其应用推广。

为了改善纳米零价铁材料在制备及使用过程中的团聚和氧化，现有技术一般将纳米颗粒负载于聚合物薄膜上，或者将纳米颗粒固定于固体支撑物上(如活性炭、金属氧化物、沸石、铝土矿等)。其中，聚合物膜负载纳米颗粒能够实现纳米颗粒在聚合物膜表面和内部的分散，并且还能控制纳米颗粒在膜内某一范围内的浓度，具有良好的分散负载效果。但是，聚合物膜本身的疏水性质，阻碍了其在有机物污染废水处理中的应用。因此，现有技术中还研究了蒙脱石负载纳米零价铁、三氧化二铝负载纳米零价铁以及二氧化硅负载纳米零价铁对于纳米颗粒的团聚性的影响。虽然上述方案都能或多或少地改善纳米零价铁的分散性，但是其对于有机污染物的去除效果仍不理想。

因此，需要提供一种新的负载型纳米零价铁材料，在解决纳米零价铁材料在水中团聚问题的同时，能够提高其对于有机污染物的去除效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钛高炉渣负载纳米零价铁材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备的含钛高炉渣负载纳米零价铁材料分散性好，对有机污染物去除效率高。

本发明提供了一种含钛高炉渣负载纳米零价铁材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含钛高炉渣与盐酸溶液混合进行预处理，得到多孔载体；

(2)将所述步骤(1)得到的多孔载体与纳米零价铁悬浮液和水混合进行负载，得到含钛高炉渣负载纳米零价铁材料。

优选的，所述步骤(1)中含钛高炉渣中钛的质量含量为15％以上。

优选的，所述步骤(1)中盐酸溶液的浓度为0.5～1.5mol/L。

优选的，所述步骤(1)中预处理的时间为0.5～2h。

优选的，所述步骤(1)中预处理后还包括依次进行的洗涤和干燥。

优选的，所述步骤(2)中纳米零价铁悬浮液中纳米零价铁的粒径为40～80nm。

优选的，所述步骤(2)中纳米零价铁悬浮液中铁的质量含量为1～3％。

优选的，所述步骤(2)中多孔载体、纳米零价铁悬浮液中的铁和水的质量比为(80～120):(3～7):(150～250)。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的含钛高炉渣负载纳米零价铁材料，包括多孔载体和负载于所述多孔载体的孔隙中的纳米零价铁。

本发明还提供了上述技术方案所述含钛高炉渣负载纳米零价铁材料在有机污染废水处理中的应用。