含鈦高爐渣再資源化的一個啟發(fā)性觀點.pdf

1、光催化實用技術已經(jīng)成為功能材料與環(huán)境保護研究領域的熱點。本文從復合礦綜合利用、固體廢棄物再資源化、環(huán)境污染防治和半導體光催化材料制備的低成本化出發(fā)，提出將含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料原料進行綜合利用的新方法。以亞甲基藍降解率為評價指標，討論了處理后的含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料的光催化性能及影響因素，制備了含鈦高爐渣中的純礦物，并研究了其光催化性與雜離子加入的關系。進行了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料降

2、解溶液中染料活性艷紅X-3B和鄰硝基酚的實驗研究，并進行了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦的抗菌效果研究。 首先以我國攀鋼、承鋼和馬鋼三種含鈦高爐渣為原料制備光催化材料，以亞甲基藍降解率為評價指標，研究了三種含鈦高爐渣的光催化活性與爐渣中TiO2含量、粉體粒度、熱處理溫度及稀土氧化物摻雜量的關系，研究了熔融結晶對爐渣光催化活性的影響。結果表明，三種含鈦高爐渣均具有光催化活性，但因其TiO2含量差異而光催化活性有顯著差異，隨著爐渣粉體粒

3、度減小光催化活性顯著增加，爐渣光催化活性與熱處理溫度有關，800℃恒溫處理爐渣光催化活性最好。稀土氧化物CeO2摻雜和熔融結晶均能提高爐渣光催化活性。為探討含鈦高爐渣的光催化機理，實驗分別制備和選用了鈣鈦礦、尖晶石和透輝石單礦物，制備了摻雜Fe2O3、CeO2和V2O5的鈣鈦礦固溶體，對鈣鈦礦、尖晶石和透輝石進行了光催化性研究，結果表明，鈣鈦礦具有較好的光催化性能，而透輝石和尖晶石無光催化性，鈣鈦礦的光催化活性與摻雜離子種類和摻雜量有關

4、，當少量加入CeO2和Fe2O3時，鈣鈦礦光催化活性顯著提高，而加入V2O5時，鈣鈦礦光催化效果明顯下降。復合摻入CeO2和Fe2O3的鈣鈦礦光催化活性更好。 以亞甲基藍降解率為評價指標，進行了高鈦渣和鈦精礦的光催化性的實驗研究。研究了高鈦渣和鈦精礦光催化活性與熱處理溫度、稀土氧化物CeO2和La2O3的摻雜的關系。結果表明，800℃處理的高鈦渣和200℃處理的鈦精礦光催化效果較為顯著。稀土氧化物La2O3的摻雜對高鈦渣和鈦精礦

5、的光催化性能均具有負面影響。鈦精礦中摻雜稀土氧化物CeO2則可有效地提高其光催化性能；而將CeO2摻雜于高鈦渣中時，則隨摻入量的不同而呈現(xiàn)不同的影響效果。實驗研究了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料復合催化效果，表明高鈦渣與鈦精礦混合的最佳比例為8：2，高鈦渣與攀鋼渣混合的最佳比例為9：1比例混合其光催化活性更高。 系統(tǒng)研究了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料降解溶液中染料活性艷紅X-3B，通過研究溶液初始濃度、光催

6、化劑加入量、光催化反應時間、紫外光波長和強度、溶液的pH值、空氣流速及強氧化劑H2O2對染料活性艷紅X-3B光催化效果的影響，探討了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料降解溶液中染料活性艷紅X-3B的可行性和影響因素。結果表明，含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料對溶液中的染料活性艷紅X-3B具有較強的降解作用，隨反應時間增加，溶液中的染料活性艷紅X-3B的降解率增大；適當?shù)娜芤撼跏紳舛?、光催化劑加入量、空氣流速和溶液的pH值、

7、短波長和高強度紫外光及強氧化劑H2O2對均對降解率有提高作用；pH值為5.0時，催化效果最為顯著。 研究了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料降解溶液中鄰硝基酚，通過研究光催化反應時間、溶液的pH值、外加電場及強氧化劑H2O2對鄰硝基酚光催化效果的影響，探討了含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦作為光催化材料降解溶液中鄰硝基酚的可行性和影響因素。結果表明，光催化材料對鄰硝基酚溶液的降解比對染料活性艷紅X-3B的降解困難得多，降解率亦隨

8、反應時間的增加而增大；加入強氧化劑H2O2可有效促進材料對鄰硝基酚溶液的降解；外加電場可提高材料對鄰硝基酚溶液的降解率：對鈦精礦，較低的電壓就可大大提高溶液的降解率，當電壓高于10V時，繼續(xù)增加電壓對材料光催化性能的影響也不明顯；對含鈦高爐渣電壓達到15V時，才能有效提高材料的光催化活性；而對于高鈦渣，電壓達到25V時，材料的光催化活性才明顯提高。酸堿性對鄰硝基酚的降解有顯著影響，酸性條件下光催化效果較好，pH值為4.0時，催化效果最為

9、顯著。 以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑菌環(huán)厚度考察抗菌材料的抗菌性，驗證了經(jīng)過改性處理后的含鈦高爐渣、高鈦渣和鈦精礦具有良好的抗菌性能。實驗研究了含鈦高爐渣在600℃、800℃、1000℃的溫度焙燒后的抗菌性，表明800℃處理后的材料抗菌性能最佳。考察了含鈦高爐渣經(jīng)過254nm的紫外光、太陽光和自然條件激發(fā)蓄能后的抗菌性能，表明經(jīng)紫外光激發(fā)后材料具有更好的抗菌性?？疾炝薃gCl、CuO和V2O5的摻雜對含鈦高爐渣抗菌性能的影響，表