一種利用赤泥為原料制備催化劑的方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于資源化與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種利用赤泥和粉煤灰制備催化劑的方 法及催化劑在電催化氧化降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 赤泥是冶煉氧化侶過程中排出的高含水量的泥狀強(qiáng)堿性固體廢棄物，主要由細(xì)顆 粒的泥和粗顆粒的砂組成。隨著侶工業(yè)的日益發(fā)展，生產(chǎn)氧化侶排出的赤泥量巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì) 每生產(chǎn)1噸氧化侶要排放1~1.8噸赤泥，中國作為世界第4大氧化侶生產(chǎn)國，僅國內(nèi)五 大侶業(yè)基地（山東、山西、長城、貴州和廣西），每年產(chǎn)生的赤泥就達(dá)到約600萬噸，累計(jì)赤泥 存量近2億噸，而利用率僅為15%左右。赤泥筑巧堆存不僅占用大量的±地資源，耗費(fèi)巨額 的堆場建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而且強(qiáng)堿性、高鹽度的赤泥廢渣長期堆存會造成±壤堿化，污染地 表及地下水源，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，因此，赤泥的綜合開發(fā)利用已成為我國氧化侶 工業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。
[0003]我國是氧化侶的生產(chǎn)大國，2009年產(chǎn)生的赤泥約占世界總產(chǎn)量的30%。目前我國 的赤泥綜合利用率僅為4%。隨著我國氧化侶產(chǎn)量逐年增長和侶±礦品位的逐漸降低，赤泥 的堆存量還將不斷增加。目前，赤泥綜合利用仍屬世界性難題，國際上對赤泥主要采用堆存 覆±的處置方式。赤泥中的堿含量很高，因此運(yùn)種處置方式會帶來對周邊動植物，地下水等 不可預(yù)計(jì)的危害。我國的赤泥綜合利用工作近年來得到各方面的高度重視，進(jìn)行了跨學(xué)科、 多領(lǐng)域的綜合利用的研究工作。
[0004]現(xiàn)有的電催化氧化降解有機(jī)廢水的催化劑，生產(chǎn)成本很高，投入與收益難W平衡； 也有人研究赤泥等低成本原料的應(yīng)用的，但均沒有研制出降解廢水效果較好的催化劑。
[000引現(xiàn)有技術(shù)具有W下缺陷：（1)電催化氧化降解有機(jī)廢水的運(yùn)行成本高；（2)對于高COD、難降解、難處理污水，降解效率低，效果差；（3)赤泥等固體廢棄物污染環(huán)境，未能有效 利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種利用赤泥為原料制備催化劑的方法及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)W下發(fā)明目 的： 1、 降低電催化氧化降解有機(jī)廢水的運(yùn)行成本，提高降解有機(jī)廢水的處理效果;對于高 COD、難降解、難處理污水，提高電催化氧化效率； 2、 縮短電催化氧化降解有機(jī)廢水的，節(jié)約電耗能耗； 3、 采用赤泥、粉煤灰等固體廢棄物為原料，減少環(huán)境污染； 4、 簡化催化劑的制備方法，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染物。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種利用赤泥為原料制備催化劑的方法，其特征在于:所述催化劑包括W下原料:赤 泥、粉煤灰、粘結(jié)劑、致孔劑、含鐵元素的物質(zhì)、水玻璃和黏±。
[0008]W下是對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)： 所述含鐵元素的物質(zhì)為鐵礦石或鐵化合物。
[0009]所述催化劑的各原料的重量份為： 赤泥1000~1500份、鐵化合物500~1000份、粉煤灰250~500份、粘結(jié)劑10~100份、致孔劑 30~500份、水玻璃54~200份、黏±100~500份。
[0010] 所述催化劑的各原料的重量份為： 赤泥1000~1500份、鐵化合物500~1000份、粉煤灰250~500份、粘結(jié)劑50~100份、致孔劑 250~500份、水玻璃100~200份、黏±250~500份。
[0011] 所述催化劑的各原料的重量份為： 赤泥1500份、鐵化合物500份、粉煤灰250份、粘結(jié)劑10份、致孔劑30份、水玻璃54份、黏 ±100 份。
[0012] 所述的粉煤灰:含碳量為15%~60%; 所述的鐵化合物為硝酸鐵、氧化鐵、四氧化=鐵中的任意一種。
[0013] -種利用赤泥為原料制備催化劑的方法，包括烘干破碎、混合、擠壓成型、固化與 活化、制得成品步驟。
[0014]所述固化與活化:固化溫度為120~180°C，固化時間為2~5小時； 活化溫度為500~650°C，活化時間為6~8小時。
[0015] 所述烘干破碎:烘干至水分低于5%，破碎至粒徑小于1毫米； 所述擠壓成型:成型的產(chǎn)品不互相粘結(jié)、無裂紋。
[0016] -種利用赤泥為原料制備的催化劑的應(yīng)用，采用催化劑電解含有機(jī)物的廢水，催 化劑和廢水的用量比為100~200g:1000 mL,控制電解電壓為12~20V，控制電解時間為0.5~ 2.Sho
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果： 1、 本發(fā)明催化劑應(yīng)用在電催化氧化降解有機(jī)廢水過程中，降低了運(yùn)行成本，降解有機(jī) 廢水的處理效果好;對于高COD、難降解、難處理污水，大大提高電催化氧化效率； 2、 與常規(guī)催化劑相比，達(dá)到同樣的電催化氧化效果，可縮短降解時間30%，節(jié)約電耗能 耗 30〇/〇; 3、 赤泥、粉煤灰等固體廢棄物為原料制備復(fù)合催化劑，原料市場充足且實(shí)現(xiàn)了固體廢 棄物資源化利用，減少了環(huán)境污染，促進(jìn)我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展； 4、 本發(fā)明催化劑制備方法簡單，易操作，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生任何其他污染物。
[0018]本發(fā)明W赤泥、粉煤灰等固體廢棄物為原料制備復(fù)合催化劑，制備方法操作簡單， 工藝流程短，解決環(huán)境污染的問題，同時還實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用;應(yīng)用在電催化氧 化降解有機(jī)污水過程中不添加藥劑、環(huán)?？煽?。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020] 本發(fā)明所述的赤泥選取自拜耳法的赤泥。
[0021 ]實(shí)施例1 一種利用赤泥為原料制備催化劑的方法 所述催化劑包括W下原料:赤泥、鐵化合物、粉煤灰、粘結(jié)劑、致孔劑、水玻璃和黏±; 所述催化劑的各原料的重量份為： 赤泥1000份、鐵化合物500份、粉煤灰250份、粘結(jié)劑50份、致孔劑250份、水玻璃100份、 黏±250份； 所述的赤泥可直接使用，不需要經(jīng)過脫堿過程； 所述的粉煤灰:含碳量為15%; 所述的鐵化合物為硝酸鐵。
[0022] 上述催化劑的制備方法： 第一步烘干破碎 將赤泥在l〇〇°C干燥12h，使水分低于5%; 將粉煤灰、鐵化合物、粘接劑、致孔劑和黏±，分別烘干至水分低于5%; 將上述原料均破碎至粒徑小于1毫米； 第二步混合 按照配方比例稱取赤泥、粉煤灰、鐵化合物、粘接劑、致孔劑、水玻璃和黏±; 將赤泥、鐵化合物和粉煤灰混合，放入攬拌機(jī)內(nèi)，攬拌均勻，攬拌過程中加入粘結(jié)劑、致 孔劑、水玻璃和黏±; 第=步擠壓成型 將攬拌均勻的物料放入成型擠壓機(jī)，進(jìn)行擠壓成型，可為球形、柱狀、中空柱狀等形狀； 球形直徑可為2~20毫米，柱狀長度可為4~70毫米，可依據(jù)現(xiàn)場尺寸進(jìn)行靈活調(diào)整； 成型的產(chǎn)品：不互相粘結(jié)、無裂紋； 第四步固化與活化 將成型的催化劑，進(jìn)行烘干固化和高溫般燒活化； 將成型的催化劑在120°C溫度下，烘干固化2小時； 再在500°C溫度下般燒活化6小時； 第五步制得成品 活化完成后，取出催化劑，即得成品，進(jìn)行包裝，后儲存或運(yùn)輸。
[0023]實(shí)施例2-種利用赤泥為原料制備催化劑的方法 所述催化劑包括W下原料:赤泥、鐵化合物、粉煤灰、粘結(jié)劑、致孔劑、水玻璃和黏±; 所述催化劑的各原料的重量份為： 赤泥1200份、鐵化合物600份、粉煤灰300份、粘結(jié)劑70份、致孔劑350份、水玻璃120份、 黏±280份； 所述的赤泥可直接使用，不需要經(jīng)過脫堿過程； 所述的粉煤灰:含碳量為30 % ; 所述的鐵化合物為氧化鐵。
[0024]上述催化劑的制備方法： 與實(shí)施例1的制備方法相同，只改變： 第四步固化與活化 將成型的催化劑，進(jìn)行烘干固化和高溫般燒活化； 將成型的催化劑在150°C溫度下，烘干固化3小時； 再在550°C溫度下般燒活化6小時。
[0025]實(shí)施例3 -種利用赤泥為原料制備催化劑的方法 所述催化劑包括W下原料:赤泥、鐵化合物、粉煤灰、粘結(jié)劑、致孔劑、水玻璃和黏±; 所述催化劑的各原料的重量份為： 赤泥1400份、鐵化合物900份、粉煤灰450份、粘結(jié)劑90份、致孔劑460份、水玻璃180份、 黏±400份； 所述的赤泥可